CN112942104B - 一种磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置及设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于工程结构振动控制技术领域，具体涉及一种磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置及设计方法，该装置包括支撑框架、磁致负刚度机构、旋转式电涡流阻尼机构和传动机构，设计方法包括确定斜拉索振动频率；确定磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的安装位置；设计磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的刚度参数组件；设计磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的阻尼参数组件。本发明利用滚珠丝杠放大了旋转式电涡流阻尼元件的转速，提升了磁致负刚度阻尼器的耗能效率；“准恒定”负刚度克服了现有负刚度阻尼器因负刚度非线性特征明显而难以精准设计的缺陷；磁致负刚度元件的负刚度效应，通过滚珠丝杠机构得到放大，有效提升了斜拉索多模态振动控制效果。

Description

一种磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置及设计方法

技术领域

本发明属于工程结构振动控制技术领域，具体涉及一种磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置及设计方法。

背景技术

斜拉桥拉索极易发生大幅的风振、风雨振和参数振动。斜拉索减振主要有气动措施、结构措施与机械阻尼措施三大类。相对气动与结构措施，机械阻尼措施属于一种更为广谱的斜拉索减振措施，实际工程应用最为广泛。根据阻尼器内部耗能材料及原理，斜拉索常用减振阻尼器可分为：高阻尼橡胶减振器、粘性剪切型阻尼器、油阻尼器、磁流变(MR)阻尼器及磁力阻尼器等。内置高阻尼橡胶阻尼器对拉索阻尼比的提高极为有限；粘性剪切型阻尼器存在阻尼特性易受温度的影响及尺寸较大等缺点；外置式油阻尼器或MR阻尼器存在耐久性问题，如漏液或沉淀；磁力阻尼器目前仅试验性地用于日本天建寺桥，其主要原理是利用磁石与吸着板的吸着或分离实现拉索不同振型能量之间的转化。

被动阻尼器对斜拉索的振动控制，由于强烈受阻尼器安装高度的限制，且无法同时对拉索多阶模态实现最优控制，因此减振效果往往受限。近年来，应用负刚度元件进行阻尼器的研发成为提升斜拉索减振效果的重要手段。相关研究已证实了负刚度阻尼器的减振效果，但目前普遍采用耐久性不足的黏滞阻尼单元且在刚度参数灵活可调方面存在缺陷，在一定程度上制约了工程推广应用。

综上，虽然现有阻尼器减振措施在一定程度上解决了既有斜拉索振动问题，但也依然存在以下问题：(1)受斜拉索阻尼器安装位置的限制，超长斜拉索减振面临附加模态阻尼比不足的挑战与困难；(2)现有阻尼器减振措施无法满足斜拉索多模态减振控制需求；(3)现有负刚度阻尼器在耐久性和刚度参数灵活调节方面存在不足，难以在实际工程得到推广应用；(4)现有负刚度阻尼器负刚度非线性特征明显，难以精准设计。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置及设计方法，提升了耗能效率，具有较好的抑制斜拉索振动效果。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

本发明提供了一种磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置，包括：

支撑框架；

磁致负刚度机构，设置在所述支撑框架的上部；

旋转式电涡流阻尼机构，设置在所述支撑框架的下部；

传动机构，设置在所述支撑框架的中部，上端与所述磁致负刚度机构连接，下端与所述旋转式电涡流阻尼机构连接；

斜拉索的振动位移驱动磁致负刚度机构作同步直线运动，磁致负刚度机构驱动传动机构、旋转式电涡流阻尼机构作同步旋转运动。

进一步地，所述支撑框架包括从上至下设置的顶圆板、中圆板和底圆板，所述顶圆板通过多根立柱与中圆板固定连接，所述中圆板通过多根立柱与底圆板固定连接。

进一步地，所述传动机构包括滚珠丝杠副、推力轴承、联轴器、传动轴和轴承；所述滚珠丝杠副包括滚珠螺母和套装在滚珠螺母内的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠通过推力轴承固定安装在中圆板上，所述传动轴的上端通过联轴器与滚珠丝杠固定连接，下端通过轴承固定安装在底圆板上，所述底圆板通过螺栓与阻尼器支架固定连接。

进一步地，所述磁致负刚度机构包括直线轴承、滑轴、套筒、上固定导磁钢板一、下固定导磁钢板一、中间可移动导磁钢板和永磁体一；所述滑轴的上端穿过顶圆板上的直线轴承与连接杆固定连接，所述连接杆通过夹具与斜拉索固定连接，滑轴的下端与套筒固定连接，所述套筒穿过上固定导磁钢板一与滚珠螺母配合夹紧中间可移动导磁钢板，所述套筒的下端面与滚珠螺母的上端面设置有对应的法兰盘，所述滚珠螺母穿过下固定导磁钢板一，所述永磁体一按照相同磁极方向成对布置在上固定导磁钢板一、下固定导磁钢板一和中间可移动导磁钢板上。

进一步地，所述旋转式电涡流阻尼机构包括上固定导磁钢板二、导体铜板、下固定导磁钢板二和永磁体二，所述永磁体二按照相同磁极方向成对设置在上固定导磁钢板二和下固定导磁钢板二上，所述导体铜板固定在传动轴上。

进一步地，所述上固定导磁钢板一、下固定导磁钢板一、上固定导磁钢板二和下固定导磁钢板二的边缘均开设有圆孔，所述立柱穿过圆孔，通过限位块将上固定导磁钢板一、下固定导磁钢板一、上固定导磁钢板二和下固定导磁钢板二固定在指定位置。

进一步地，所述传动轴分为两段，包括上传动轴和通过内外丝形式与上传动轴连接的下传动轴，所述导体铜板的中心开设有圆孔，下传动轴外丝穿过导体铜板中心圆孔配合上传动轴内丝将导体铜板夹紧。

本发明还提供了一种磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的设计方法，包含以下步骤：

确定斜拉索振动频率；

确定磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的安装位置；

分别针对斜拉索单模态和多模态减振，设计磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的刚度参数组件；

分别针对斜拉索单模态和多模态减振，设计磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的阻尼参数组件。

进一步地，所述确定斜拉索振动频率具体包括：根据公式

计算斜拉索第i阶振动圆频率ω_i，其中i表示斜拉索振动模态阶次，m₀、L与T分别表示斜拉索每延米质量、长度与索力；或者采用环境振动法直接实测得到ω_i；

所述确定磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的安装位置具体包括：利用x_d/L的值来确定磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的安装位置，x_d/L在2ξ_c～5％之间取值，其中x_d表示减振装置夹具中心距斜拉索锚固端的斜拉索长度，ξ_c表示抑制斜拉索振动所需的目标模态阻尼比。

进一步地，所述分别针对斜拉索单模态和多模态减振，设计磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的刚度参数组件，具体包括：令磁致负刚度机构产生的负刚度系数k_m等于斜拉索第i阶模态减振最优负刚度系数k_opt＝-0.97T/x_d，综合斜拉索各阶模态减振设计完成磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的刚度参数组件设计，其中k_m通过COMSOL三维有限元仿真软件计算结合MATLAB数据拟合获得；

所述分别针对斜拉索单模态和多模态减振，设计磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的阻尼参数组件，具体包括：令磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置等效阻尼系数

与斜拉索第i阶模态减振最优黏滞阻尼系数c_opt相等，综合斜拉索各阶模态情况完成磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的阻尼参数组件设计，其中n、η、d与c分别表示关于滚珠丝杠中心对称永磁体组的对数、滚珠丝杠副的逆传动效率、关于滚珠丝杠中心对称两组永磁体的中心距与每组永磁体的阻尼系数，L_d表示滚珠丝杠导程，c_opt通过MATLAB工具箱内置函数patternsearch和fminsearch计算得到。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、磁致负刚度机构的负刚度效应，通过滚珠丝杠机构得到放大，为斜拉索减振装置提供了被动负刚度控制特性，有效提升了斜拉索多模态减振效果，突破了斜拉索被动控制减振效果严重受限于安装高度的瓶颈。

2、“准恒定”负刚度克服了现有负刚度阻尼器因负刚度非线性特征明显而难以精准设计的缺陷；磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的刚度系数和阻尼系数均具有灵活可调性；磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置采用电涡流阻尼技术，具有较高的耐久性，可实现与斜拉索同寿命。

3、本发明磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的设计方法实现了斜拉索减振系统的阻尼参数与刚度参数优化设计，通过优化负刚度系数和阻尼系数，可以成倍提高斜拉索的附加模态阻尼比。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的安装示意图；

图3是本发明实施例的磁致负刚度机构COMSOL模型示意图；

图4是本发明实施例的MATLAB负刚度系数拟合过程及结果；

图5是本发明实施例的实桥斜拉索前8阶附加模态阻尼比和对应的多模态阻尼比优化指标随磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置无量纲阻尼系数的变化规律；图5中，

为实桥斜拉索多模态参数优化指标，其含义为斜拉索目标控制模态阶次的附加模态阻尼比的平均值和标准差的最大差值，其中平均值

标准差

式中：n为斜拉索目标控制模态阶次，取为8；图5中，阻尼系数与无量纲阻尼系数的转化关系为：

图6是本发明实施例的斜拉索多模态减振性能指标J和相应最优无量纲阻尼系数随磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置无量纲负刚度系数的变化规律；图6中，负刚度系数和无量纲负刚度系数的转化关系为：

图7是本发明实施例的磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置无量纲负刚度系数

与

对应的斜拉索前8阶附加模态阻尼比对比。

图中序号所代表的含义为：

1.顶圆板，2.中圆板，3.底圆板，4.立柱，5.滚珠螺母，6.滚珠丝杠，7.推力轴承，8.联轴器，9.上传动轴，10.下传动轴，11.轴承，12.阻尼器支架，13.直线轴承，14.滑轴，15.套筒，16.上固定导磁钢板一，17.下固定导磁钢板一，18.中间可移动导磁钢板，19.永磁体一，20.连接杆，21.夹具，22.斜拉索，23.斜拉索锚固端，24.上固定导磁钢板二，25.导体铜板，26.下固定导磁钢板二，27.永磁体二，28.限位块，29.磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本实施例的磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置，包括支撑框架、磁致负刚度机构、旋转式电涡流阻尼机构和传动机构，磁致负刚度机构设置在所述支撑框架的上部，旋转式电涡流阻尼机构设置在所述支撑框架的下部，传动机构设置在所述支撑框架的中部，上端与所述磁致负刚度机构连接，下端与所述旋转式电涡流阻尼机构连接，斜拉索22的振动位移驱动磁致负刚度机构作同步直线运动，磁致负刚度机构驱动传动机构、旋转式电涡流阻尼机构作同步旋转运动。

支撑框架包括从上至下设置的顶圆板1、中圆板2和底圆板3，顶圆板1通过多根立柱4与中圆板2固定连接，本实例中采用四根立柱4，所述中圆板2通过多根立柱4与底圆板3固定连接，本实例中采用四根立柱4，立柱4与顶圆板1、中圆板2和底圆板3通过螺栓连接。

传动机构包括滚珠丝杠副、推力轴承7、联轴器8、传动轴和轴承11；滚珠丝杠副包括滚珠螺母5和套装在滚珠螺母5内的滚珠丝杠6，滚珠丝杠6通过推力轴承7固定安装在中圆板2上，传动轴的上端通过联轴器8与滚珠丝杠6固定连接，下端通过轴承11固定安装在底圆板3上，底圆板3通过螺栓与阻尼器支架12固定连接，从而将磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置29固定在阻尼器支架12上。

如图1所示，磁致负刚度机构包括直线轴承13、滑轴14、套筒15、上固定导磁钢板一16、下固定导磁钢板一17、中间可移动导磁钢板18和永磁体一19；如图2所示，滑轴14的上端穿过顶圆板1上的直线轴承13与连接杆20固定连接，优选的，在滑轴14的上端攻外丝，连接杆20的下端攻内丝，二者通过内外丝结构形式连接，连接杆20通过夹具21与斜拉索22固定连接，从而实现磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置29与斜拉索22的连接，滑轴14的下端与套筒15固定连接，套筒15穿过上固定导磁钢板一16与滚珠螺母5配合夹紧中间可移动导磁钢板18，优选的，套筒15的下端面与滚珠螺母5的上端面设置对应的法兰盘，借助螺栓将中间可移动导磁钢板18夹紧，套筒15、滚珠螺母5和中间可移动导磁钢板18可同步直线运动；滚珠螺母5穿过下固定导磁钢板一17；永磁体一19固定在上固定导磁钢板一16、下固定导磁钢板一17和中间可移动导磁钢板18上，位于上固定导磁钢板一16底部与中间可移动导磁钢板18上部的永磁体一19上下对应布置，位于中间可移动导磁钢板18底部与下固定导磁钢板一17上部的永磁体一19上下对应布置，优选的，在固定导磁钢板一、下固定导磁钢板一17和中间可移动导磁钢板18上均打孔且攻丝，永磁体一19中心均开设有沉孔，永磁体一19通过螺丝按照相同磁极方向固定安装在导磁钢板表面。

旋转式电涡流阻尼机构包括上固定导磁钢板二24、导体铜板25、下固定导磁钢板二26和永磁体二27，永磁体二27上下对应固定在上固定导磁钢板二24底部和下固定导磁钢板二26上部，导体铜板25固定在传动轴上；优选的，在上固定导磁钢板二24和下固定导磁钢板二26上均打孔且攻丝，永磁体二27中心均开设有沉孔，永磁体二27通过螺丝按照相同磁极方向固定安装在导磁钢板表面。

在本实例中，上固定导磁钢板一16、下固定导磁钢板一17、上固定导磁钢板二24和下固定导磁钢板二26的边缘均开设有圆孔，圆孔直径略大于立柱4直径，立柱4穿过圆孔，通过限位块28将上固定导磁钢板一16、下固定导磁钢板一17、上固定导磁钢板二24和下固定导磁钢板二26固定在指定位置，以此实现导磁钢板的固定。

传动轴分为两段，包括上传动轴9和通过内外丝形式与上传动轴9连接的下传动轴10，导体铜板25的中心开设有圆孔，该圆孔直径略大于下传动轴10外丝直径，下传动轴10外丝穿过导体铜板25中心圆孔配合上传动轴9内丝将导体铜板25夹紧。

工作原理如下：

当斜拉索22发生面内振动时，连接杆20将夹具21处斜拉索22的振动位移传递到滑轴14，继而驱动套筒15、滚珠螺母5、中间可移动导磁钢板18及安装在中间可移动导磁钢板18表面的永磁体一19作同步直线运动，继而驱动滚珠丝杠6、联轴器8、传动轴和导体铜板25作同步旋转运动，通过导体铜板25切割磁感线产生的电涡流阻尼来消耗振动能量，达到抑制斜拉索22振动的目的。

本实施例还提供了一种磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的设计方法，包含以下步骤：

步骤S101，确定斜拉索振动频率，具体包括：

根据公式

计算斜拉索第i阶振动圆频率ω_i，其中i表示斜拉索振动模态阶次，m₀、L与T分别表示斜拉索每延米质量、长度与索力；或者采用环境振动法直接实测得到ω_i。

步骤S102，确定磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的安装位置，具体包括：

利用x_d/L的值来确定磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的安装位置，x_d/L宜在2ξ_c～5％之间取值，其中x_d表示减振装置夹具中心距斜拉索锚固端的斜拉索长度，ξ_c表示抑制斜拉索振动所需的目标模态阻尼比。

步骤S103，分别针对斜拉索单模态和多模态减振，设计磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的刚度参数组件，具体包括：

令磁致负刚度机构产生的负刚度系数k_m等于斜拉索第i阶模态减振最优负刚度系数k_opt＝-0.97T/x_d，综合斜拉索各阶模态减振设计完成磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的刚度参数组件设计，其中k_m通过COMSOL三维有限元仿真软件计算结合MATLAB数据拟合获得。

基于上面设计的磁致负刚度机构表现出较明显的“准恒定”负刚度特性，具体包括：

建立磁致负刚度机构COMSOL三维有限元模型，模型参数见表1，模型参见图3；

表1磁致负刚度机构COMSOL模型参数

计算中间可移动导磁钢板在不同位置S时的受力F_m，计算结果见表2。

表2中间可移动导磁钢板在不同位置时的受力

将表2所示结果进行基于MATLAB的数据拟合，拟合过程及结果参见图4。

步骤S104，分别针对斜拉索单模态和多模态减振，设计磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的阻尼参数组件，具体包括：

令磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置等效阻尼系数

与斜拉索第i阶模态减振最优黏滞阻尼系数c_opt相等，综合斜拉索各阶模态情况完成磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的阻尼参数组件设计，其中n、η、d与c分别表示关于滚珠丝杠中心对称永磁体组的对数、滚珠丝杠副的逆传动效率、关于滚珠丝杠中心对称两组永磁体的中心距与每组永磁体的阻尼系数，L_d表示滚珠丝杠导程，c_opt通过MATLAB工具箱内置函数patternsearch和fminsearch或者Simulink数值仿真平台计算得到。

进一步地，模型斜拉索单模态减振设计：针对一根11.4m长的模型斜拉索，依照本发明的方案进行斜拉索单模态减振设计，则模型斜拉索与设计得到磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置相关参数见表3和表4。

表3模型斜拉索设计参数

表4磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置设计参数

模型斜拉索单模态减振仿真分析：基于有限差分法建立斜拉索-磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置耦合系统的状态空间方程；基于Matlab/Simulink数值仿真平台建立耦合系统的数值分析模型，采用四阶变步长龙格-库塔算法获得斜拉索在正弦激励下的动力响应；通过识别斜拉索自由衰减区段位移幅值的对数衰减率获得斜拉索前3阶模态的附加模态阻尼比。

模型斜拉索单模态减振仿真结果：表5给出了各工况模型斜拉索前3阶面内振动模态阻尼比及阻尼系数仿真结果。可见，本发明提出的磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置前3阶模态减振效果(附加模态阻尼比)提升至传统最优单一阻尼单元(表5中负刚度系数为0的工况)的1.58、1.56、1.56倍。

表5不同工况模型斜拉索的最优阻尼比及最优阻尼系数仿真结果

进一步地，实桥斜拉索多模态减振参数优化设计：针对一根长306.7m的某实桥斜拉索，依照本发明的方案进行斜拉索多模态参数优化设计，实桥斜拉索相关参数见表6。

表6某实桥斜拉索相关参数

实桥斜拉索多模态参数优化目标：斜拉索风雨振频率一般在3Hz以下，对应该实桥斜拉索前8阶模态，按照斜拉索截面Scruton数不小于10的设计目标，计算得到有效抑制该实桥斜拉索风雨振所需的各阶模态阻尼比不低于0.314％。

实桥斜拉索多模态参数优化方法：按照斜拉索目标控制模态阶次的附加模态阻尼比的平均值和标准差的差值最大时，斜拉索多模态减振效果达到最优的参数优化准则。

实桥斜拉索多模态参数优化结果：从图5～7所示优化过程及结果来看，采用基于斜拉索各阶模态阻尼比的均值和标准差的多模态减振参数优化方法，磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置可以较低的阻尼成本实现斜拉索多模态减振效果的显著提升。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非现定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置，其特征在于，包括：

支撑框架；

磁致负刚度机构，设置在所述支撑框架的上部；

旋转式电涡流阻尼机构，设置在所述支撑框架的下部；

传动机构，设置在所述支撑框架的中部，上端与所述磁致负刚度机构连接，下端与所述旋转式电涡流阻尼机构连接；

斜拉索的振动位移驱动磁致负刚度机构作同步直线运动，磁致负刚度机构驱动传动机构、旋转式电涡流阻尼机构作同步旋转运动；

所述支撑框架包括从上至下设置的顶圆板、中圆板和底圆板，所述顶圆板通过多根立柱与中圆板固定连接，所述中圆板通过多根立柱与底圆板固定连接；所述传动机构包括滚珠丝杠副、推力轴承、联轴器、传动轴和轴承；所述滚珠丝杠副包括滚珠螺母和套装在滚珠螺母内的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠通过推力轴承固定安装在中圆板上，所述传动轴的上端通过联轴器与滚珠丝杠固定连接，下端通过轴承固定安装在底圆板上，所述底圆板通过螺栓与阻尼器支架固定连接；所述磁致负刚度机构包括直线轴承、滑轴、套筒、上固定导磁钢板一、下固定导磁钢板一、中间可移动导磁钢板和永磁体一；所述滑轴的上端穿过顶圆板上的直线轴承与连接杆固定连接，所述连接杆通过夹具与斜拉索固定连接，滑轴的下端与套筒固定连接，所述套筒穿过上固定导磁钢板一与滚珠螺母配合夹紧中间可移动导磁钢板，所述套筒的下端面与滚珠螺母的上端面设置有对应的法兰盘，所述滚珠螺母穿过下固定导磁钢板一，所述永磁体一按照相同磁极方向成对布置在上固定导磁钢板一、下固定导磁钢板一和中间可移动导磁钢板上；所述旋转式电涡流阻尼机构包括上固定导磁钢板二、导体铜板、下固定导磁钢板二和永磁体二，所述永磁体二按照相同磁极方向成对设置在上固定导磁钢板二和下固定导磁钢板二上，所述导体铜板固定在传动轴上。

2.根据权利要求1所述的磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置，其特征在于，所述上固定导磁钢板一、下固定导磁钢板一、上固定导磁钢板二和下固定导磁钢板二的边缘均开设有圆孔，所述立柱穿过圆孔，通过限位块将上固定导磁钢板一、下固定导磁钢板一、上固定导磁钢板二和下固定导磁钢板二固定在指定位置。

3.根据权利要求1所述的磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置，其特征在于，所述传动轴分为两段，包括上传动轴和通过内外丝形式与上传动轴连接的下传动轴，所述导体铜板的中心开设有圆孔，下传动轴外丝穿过导体铜板中心圆孔配合上传动轴内丝将导体铜板夹紧。

4.一种根据权利要求1至3任一项所述的磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的设计方法，其特征在于，包含以下步骤：

确定斜拉索振动频率；

确定磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的安装位置；

分别针对斜拉索单模态和多模态减振，设计磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的刚度参数组件；

分别针对斜拉索单模态和多模态减振，设计磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的阻尼参数组件。

5.根据权利要求4所述的磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的设计方法，其特征在于，

所述确定斜拉索振动频率具体包括：根据公式

计算斜拉索第i阶振动圆频率ω_i，其中i表示斜拉索振动模态阶次，m₀、L与T分别表示斜拉索每延米质量、长度与索力；或者采用环境振动法直接实测得到ω_i；

所述确定磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的安装位置具体包括：利用x_d/L的值来确定磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的安装位置，x_d/L在2ξ_c～5％之间取值，其中x_d表示减振装置夹具中心距斜拉索锚固端的斜拉索长度，ξ_c表示抑制斜拉索振动所需的目标模态阻尼比。

6.根据权利要求5所述的磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的设计方法，其特征在于，

所述分别针对斜拉索单模态和多模态减振，设计磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的刚度参数组件，具体包括：令磁致负刚度机构产生的负刚度系数k_m等于斜拉索第i阶模态减振最优负刚度系数k_opt＝-0.97T/x_d，综合斜拉索各阶模态减振设计完成磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的刚度参数组件设计，其中k_m通过COMSOL三维有限元仿真软件计算结合MATLAB数据拟合获得；

所述分别针对斜拉索单模态和多模态减振，设计磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的阻尼参数组件，具体包括：令磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置等效阻尼系数

与斜拉索第i阶模态减振最优黏滞阻尼系数c_opt相等，综合斜拉索各阶模态情况完成磁致负刚度阻尼器斜拉索减振装置的阻尼参数组件设计，其中n、η、d与c分别表示关于滚珠丝杠中心对称永磁体组的对数、滚珠丝杠副的逆传动效率、关于滚珠丝杠中心对称两组永磁体的中心距与每组永磁体的阻尼系数，L_d表示滚珠丝杠导程，c_opt通过MATLAB工具箱内置函数patternsearch和fminsearch计算得到。

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