[發明專利]一種自變頻調諧質量阻尼器及自變頻方法

有效

• 申請號: 201710177441.2
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN106836930B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 施衛星;王梁坤;歐陽郁汀;張全伍;李曉瑋;馬冠男
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E04H9/02
• 分類號: E04H9/02;E04B1/98
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

1.一種應用自變頻調諧質量阻尼器的自變頻方法，自變頻調諧質量阻尼器設置在建筑主結構(15)上，通過調諧頻率實現減振，其特征在于，該阻尼器包括阻尼器本體以及質量調節組件，所述的阻尼器本體包括彈簧(3)、與彈簧(3)上端連接的固定質量塊(2)、與彈簧(3)下端連接的供調節質量塊(10)以及設置在彈簧(3)內部的永磁體棒(4)，所述的永磁體棒(4)上端分別依次穿過固定質量塊(2)和可變質量塊(1)中央的永磁體棒槽道(5)并通過螺母(12)固定，下端伸入到開設于供調節質量塊(10)中心的電磁槽(14)內，并且與設置在電磁槽(14)內的導體板(11)相對感應設置，所述的質量調節組件包括單片機(6)、設置在可變質量塊(1)頂部的第一加速度傳感器(8)、設置在主結構(15)上的第二加速度傳感器(9)以及分別與固定質量塊(2)和供調節質量塊(10)連接的質量驅動單元(7)，所述的第一加速度傳感器(8)、第二加速度傳感器(9)和質量驅動單元(7)分別與單片機(6)通信；

自變頻方法包括如下步驟：

1)通過第一加速度傳感器和第二加速度傳感器分別實時獲取阻尼器本體的加速度值s₁(τ)和主結構的加速度值s₂(τ)，并獲取對應的傅里葉頻譜，即：

其中，S_t1(w)為阻尼器本體的傅里葉頻譜，S_t2(w)為主結構的傅里葉頻譜，w為積分變量，τ為瞬時時刻，h(τ-t)為窗函數；

2)在每段設定的時間間隔t內，根據加速度值和傅里葉頻譜獲取阻尼器本體的計算頻率w_t1和主結構的計算頻率w_t2：

3)分別判斷每段時間間隔內的阻尼器本體的計算頻率w_t1和主結構的計算頻率w_t2的結果是否有效，若有效，記錄對應的計算頻率值并計數，并進行步驟4)，若無效，則舍去，并返回步驟2)；

4)當阻尼器本體的計算頻率w_t1和主結構的計算頻率w_t2的有效結果計數分別達到設定的計數閾值n時，計算可變質量塊中需要調整的質量值Δm；

5)質量驅動單元根據需要調整的質量值Δm，加入或抽出相應的質量，調整可變質量塊的質量，完成阻尼器頻率的調節。

2.根據權利要求1所述的自變頻方法，其特征在于，所述的單片機(6)為STC、PIC或ATMEL單片機。

3.根據權利要求1所述的自變頻方法，其特征在于，所述的質量調節組件還包括分別與單片機(6)連接的供電電源(16)，所述的供電電源(16)為電池或220V直流電源。

4.根據權利要求1所述的自變頻方法，其特征在于，所述的單片機(6)上還設有開關(17)和USB接口(18)。

5.根據權利要求1所述的自變頻方法，其特征在于，所述的質量驅動單元(7)包括電磁閥和砂石泵。

6.根據權利要求1所述的自變頻方法，其特征在于，所述的步驟3)中，判斷計算頻率是否有效的方法為：

設定頻率有效閾值w₀和有效范圍(0.8w₀,1.2w₀)，若阻尼器本體的計算頻率w_t1和主結構的計算頻率w_t2值處于有效范圍內，則判定該次計算的計算頻率值有效。

7.根據權利要求1所述的自變頻方法，其特征在于，所述的步驟4)中，需要調整的質量值Δm計算式為：

Δw＝w₁-w₂

其中，k為剛度值，Δw為頻率差值，w₁、w₂分別為阻尼器本體和主結構的有效計算頻率平均值，w_t1i、w_t2i分別為阻尼器本體和主結構的第i次有效的計算頻率。