CN105736620B - 一种压电型调谐质量阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于机械结构振动控制的压电式自适应刚度调谐质量阻尼器。然而，当被控结构频率发生改变时，传统TMD不能自主调节自身共振频率，因此控制效果将大幅下降。本装置可实现机械结构的振动抑制，克服了传统调谐质量阻尼器控制带宽窄的缺点，适用于板、梁等典型结构的振动控制。

Description

一种压电型调谐质量阻尼器
技术领域
一种压电型调谐质量阻尼器，本发明属于一种机械结构振动抑制装置，适合安装于轻型结构振动幅值较大处，可达到降低振动幅值，提高结构使用寿命的目的。
背景技术
调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper，简称TMD)是一种常用的机械振动控制装置。传统TMD直接安装在被控结构表面，通过预先调节TMD的质量，刚度或阻尼，使阻尼器共振频率刚好落在被控结构的振动频率上，从而实现能量从被控结构向TMD的转移，从而达到抑制被控结构振幅的目的。然而，当被控结构频率发生改变时，传统TMD不能自主调节自身共振频率，因此控制效果将大幅下降。本发明提出一种压电式自适应刚度调谐质量阻尼器，利用两端固支梁固有频率随其预应力变化的物理特性，采用压电堆进行TMD共振频率的调节，实现对被控结构振动频率的跟踪，从而扩展了传统TMD振动装置的频率控制范围。同时，本发明具有结构简单，功耗低，控制系统无条件稳定的优点，适合应用于板、梁等典型机械振动控制场合。
发明内容
本发明是针对机械结构振动抑制的控制装置，可应用于各种机械结构振动控制领域。
一种压电型调谐质量阻尼器，用于衰减被控结构的振动响应，包括压电堆，弹性梁，压力杆，质量块、支座和外置控制器，压电堆粘接在弹性梁两端，质量块粘接在压电堆外端，压力杆通过螺母安装到质量块两侧，提供弹性梁的预紧力；支座通过螺杆与弹性梁连接，并通过螺杆与被控结构连接；压电堆的两极连接到外置控制器上，外置控制器可根据被控结构的振动频率产生相应的电压并作用于压电堆的两极，恒定电压下的压电堆会产生相应的推力或拉力用于改变弹性梁的应力状态，从而调节所述调谐质量阻尼器的刚度，使得所述调谐质量阻尼器的共振频率与被控结构的振动频率相同。
有益效果：
1、当结构发生振动时，本装置可将被控结构振动能量转移到本控制装置自身，实现被控结构振动幅值降低的效果。当被控结构频率由于外界环境因素发生变化时，本控制装置可跟踪这种变化，自主调节阻尼器刚度，从而实现本装置共振频率对被控结构振动特性的实时跟踪，克服了传统TMD控制频率范围窄的缺点。
2、本发明有着结构简单，功耗低，易于实现，控制绝对稳定的特点，是一款适合板、梁等典型机械结构振动控制的装置。
附图说明
图1为本发明压电式自适应刚度调谐质量阻尼器示意图。
其中，1-压电堆，2-弹性梁，3-压力杆，4-质量块，5-支座，6-预紧螺杆
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述，请参阅图1。
一种压电型调谐质量阻尼器，用于衰减被控结构的振动响应，包括压电堆1，弹性梁2，压力杆3，质量块4、支座5和外置控制器，压电堆1粘接在弹性梁2两端，质量块4粘接在压电堆1外端，压力杆3通过螺母6安装到质量块4两侧，提供弹性梁2的预紧力；支座5通过螺杆与弹性梁2连接，并通过螺杆与被控结构连接；压电堆1的两极连接到外置控制器上，外置控制器可根据被控结构的振动频率产生相应的电压并作用于压电堆1的两极，恒定电压下的压电堆1会产生相应的推力或拉力用于改变弹性梁2的应力状态，从而调节所述调谐质量阻尼器的刚度，使得所述调谐质量阻尼器的共振频率与被控结构的振动频率相同。
具体使用方式为：
1、将本装置支座5通过螺接或粘贴的方式安装在被控结构表面，被控结构振动方向需垂直于安装面；
2、采用定力扳手预紧螺母6，使弹性梁2处于受压预应力状态，本发明中弹性梁2作为装置中的刚度元件；
3、将压电堆两极连接到外置控制器上，外置控制器可根据被控结构振动频率产生相应的电压作用于压电堆两极。根据逆压电效应，恒定电压下的压电堆会产生相应的推力或拉力用于改变弹性梁2的应力状态，从而实现调节TMD刚度的目的。调节刚度后的TMD其共振频率恰好与结构振动频率相同；
4、将如图1所示的压电式自适应刚度调谐质量阻尼器安装到被控结构表面，当结构振动时，本发明将自动工作，降低被控结构的振动幅值。

Claims (1)

1.一种压电型调谐质量阻尼器，用于衰减被控结构的振动响应，其特征在于：包括压电堆(1)，弹性梁(2)，压力杆(3)，质量块(4)、支座(5)和外置控制器，压电堆(1)粘接在弹性梁(2)两端，质量块(4)粘接在压电堆(1)外端，压力杆(3)通过螺母(6)安装到质量块(4)两侧，提供弹性梁(2)的预紧力；支座(5)通过螺杆与弹性梁(2)连接，并通过螺杆与被控结构连接；压电堆(1)的两极连接到外置控制器上，外置控制器可根据被控结构的振动频率产生相应的电压并作用于压电堆(1)的两极，恒定电压下的压电堆(1)会产生相应的推力或拉力用于改变弹性梁(2)的应力状态，从而调节所述调谐质量阻尼器的刚度，使得所述调谐质量阻尼器的共振频率与被控结构的振动频率相同。
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