本發(fā)明屬于土木工程、振動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為結(jié)合健康監(jiān)測(cè)的半主動(dòng)單擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。

背景技術(shù)：

在當(dāng)今社會(huì)，調(diào)諧質(zhì)量阻尼器因?yàn)橛袑?duì)原建筑結(jié)構(gòu)改動(dòng)小、施工方便、減振控制效果顯著等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛關(guān)注，并在國(guó)內(nèi)外的建筑結(jié)構(gòu)中都有應(yīng)用，如臺(tái)北101大廈、上海中心等。但傳統(tǒng)的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器具有對(duì)頻率的調(diào)諧敏感性的缺點(diǎn)，不僅建筑結(jié)構(gòu)的自身?yè)p傷等會(huì)影響調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的減振效果，某些時(shí)候其自身的特性，如黏滯阻尼器的退化或當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的某一構(gòu)件作為調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的質(zhì)量時(shí)質(zhì)量的變化也會(huì)影響其控制效果。而且，設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)構(gòu)的自振頻率估計(jì)值與其實(shí)際自振頻率存在差異因此，如何實(shí)現(xiàn)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的自適應(yīng)控制，使其能調(diào)節(jié)自身頻率與結(jié)構(gòu)的頻率相近，以達(dá)到良好的減振效果，就成為了一個(gè)新的很有意義的研究方向。

半主動(dòng)控制屬于參數(shù)控制，利用控制機(jī)構(gòu)來主動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部參數(shù)，使結(jié)構(gòu)始終處于最優(yōu)的狀態(tài)。半主動(dòng)控制與主動(dòng)控制相比，不需要大量的外部輸入力，只需要少量的外部輸入力來驅(qū)動(dòng)實(shí)施作用力的驅(qū)動(dòng)器，盡可能主動(dòng)利用結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)過程中的相對(duì)變形和速度，來實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。半主動(dòng)控制兼具被動(dòng)控制簡(jiǎn)單易行與經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)點(diǎn)。

傳統(tǒng)的單擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器及其控制的主結(jié)構(gòu)的振動(dòng)狀況是無法實(shí)時(shí)獲得的，這不但無法確切了解阻尼器和主結(jié)構(gòu)的力學(xué)狀況，又不利于進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)加固、養(yǎng)護(hù)等。而健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能實(shí)時(shí)獲得所需的振動(dòng)信號(hào)，并傳輸至遠(yuǎn)程客戶端中做進(jìn)一步的分析處理，進(jìn)行安全預(yù)警，指導(dǎo)結(jié)構(gòu)的加固養(yǎng)護(hù)等。因此，將健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用在單擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器中是很有價(jià)值的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供結(jié)合健康監(jiān)測(cè)的半主動(dòng)支撐式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)，能夠調(diào)節(jié)自身水平向頻率與主結(jié)構(gòu)的頻率相同，以滿足調(diào)諧被控結(jié)構(gòu)頻率的要求，從而達(dá)到良好的減振效果；并結(jié)合健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)傳輸阻尼器和主結(jié)構(gòu)的振動(dòng)狀況，為結(jié)構(gòu)的安全預(yù)警和加固養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

結(jié)合健康監(jiān)測(cè)的半主動(dòng)單擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，由單擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)2與伺服控制系統(tǒng)組成，其中：

所述伺服控制系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)5；步進(jìn)電機(jī)５安裝于主結(jié)構(gòu)1頂部前方；

所述單擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器由質(zhì)量塊6、擺繩7和黏滯阻尼器8組成，所述質(zhì)量塊6頂部通過擺繩7連接步進(jìn)電機(jī)5，一側(cè)連接黏滯阻尼器8一端；黏滯阻尼器8另一端連接限位裝置9，所述限位裝置９豎直布置于主結(jié)構(gòu)１頂部前方，其一端固定于主結(jié)構(gòu)１頂部；

所述健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)2包括加速度傳感器i3、加速度傳感器ii4、數(shù)據(jù)采集儀、工控機(jī)和遠(yuǎn)程客戶端；加速度傳感器i3和加速度傳感器ii4分別連接數(shù)據(jù)采集儀，數(shù)據(jù)采集儀連接工控機(jī)，工控機(jī)分別連接遠(yuǎn)程客戶端和步進(jìn)電機(jī)5；

所述加速度傳感器i3安裝于主結(jié)構(gòu)1的頂部側(cè)向，所述加速度傳感器ii4安裝于質(zhì)量塊6的側(cè)向；

當(dāng)所述質(zhì)量塊6發(fā)生水平向振動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)黏滯阻尼器8運(yùn)動(dòng)，耗散振動(dòng)能量。

本發(fā)明中，所述工控機(jī)既能夠分析處理加速度傳感器i3和加速度傳感器ii4信號(hào)，一次性精確計(jì)算所需調(diào)節(jié)的擺繩７的擺長(zhǎng)，控制所述步進(jìn)電機(jī)5一次性完成所述擺繩7的長(zhǎng)度調(diào)節(jié)；又能夠?qū)⒓铀俣葌鞲衅鱥3和加速度傳感器ii4的信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸至遠(yuǎn)程客戶端。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益技術(shù)效果：

本發(fā)明的結(jié)合健康監(jiān)測(cè)的半主動(dòng)單擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，擺繩的長(zhǎng)度可通過伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，能夠精確調(diào)節(jié)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器水平向頻率與主結(jié)構(gòu)頻率相同；并利用健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲得所需的振動(dòng)信號(hào)，傳輸至遠(yuǎn)程客戶端中做進(jìn)一步的分析處理，進(jìn)行安全預(yù)警，指導(dǎo)結(jié)構(gòu)的加固養(yǎng)護(hù)，有利于提高結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)合健康監(jiān)測(cè)的半主動(dòng)單擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器主視圖；

圖2是本發(fā)明的單擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器主視圖；

圖3是本發(fā)明的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖；

圖中標(biāo)號(hào)：1-主結(jié)構(gòu)，2-健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，3-加速度傳感器i，4-加速度傳感器ii，5-步進(jìn)電機(jī)，6-質(zhì)量塊，7-擺繩，8-黏滯阻尼器，9-限位裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

實(shí)施例１：如圖1至圖3所示，本發(fā)明的結(jié)合健康監(jiān)測(cè)的半主動(dòng)單擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器由單擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)2與伺服控制系統(tǒng)組成，其中：

所述單擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器由質(zhì)量塊6、擺繩7和黏滯阻尼器8組成；

所述健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)2包括加速度傳感器i3、加速度傳感器ii4、數(shù)據(jù)采集儀、工控機(jī)和遠(yuǎn)程客戶端；

所述加速度傳感器i3、加速度傳感器ii4和工控機(jī)同時(shí)也屬于所述伺服控制系統(tǒng)；

所述伺服控制系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)5；

進(jìn)一步地，所述加速度傳感器i3安裝于主結(jié)構(gòu)1的頂部側(cè)向，用于測(cè)量主結(jié)構(gòu)1的水平向加速度；所述加速度傳感器ii4安裝于質(zhì)量塊6的側(cè)向，用于測(cè)量質(zhì)量塊6的水平向加速度。

進(jìn)一步地，所述工控機(jī)既能夠分析處理加速度傳感器i3和加速度傳感器ii4的信號(hào)，一次性精確計(jì)算所需調(diào)節(jié)的擺長(zhǎng)，控制所述步進(jìn)電機(jī)5一次性完成所述擺繩7的長(zhǎng)度調(diào)節(jié)；又能夠?qū)⒓铀俣葌鞲衅鱥3和加速度傳感器ii4的信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸至遠(yuǎn)程客戶端。

進(jìn)一步地，所述質(zhì)量塊6發(fā)生水平向振動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)黏滯阻尼器7運(yùn)動(dòng)，耗散振動(dòng)能量；

進(jìn)一步地，所述黏滯阻尼器8一端連接質(zhì)量塊6,一端連接限位裝置9。

這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，實(shí)施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實(shí)現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對(duì)這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其它變形和改變。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及結(jié)合健康監(jiān)測(cè)的半主動(dòng)單擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，由單擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與伺服控制系統(tǒng)組成。其中：?jiǎn)螖[式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器由質(zhì)量塊、擺繩和黏滯阻尼器組成；加速度傳感器I、加速度傳感器II和工控機(jī)同屬于健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和伺服控制系統(tǒng)。健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)采集儀和遠(yuǎn)程客戶端。伺服控制系統(tǒng)還包括步進(jìn)電機(jī)。本發(fā)明的擺繩的長(zhǎng)度可通過伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)單擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器水平自振頻率的精確控制。本發(fā)明的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可將阻尼器和主結(jié)構(gòu)的振動(dòng)狀況實(shí)時(shí)傳送至遠(yuǎn)程客戶端進(jìn)行分析處理。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)單擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器水平向頻率的精確調(diào)節(jié)，提高減振效果；且能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)阻尼器和主結(jié)構(gòu)的健康狀況，保證阻尼器和主結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性等。

技術(shù)研發(fā)人員：施衛(wèi)星;王梁坤;劉念;馬冠男
受保護(hù)的技術(shù)使用者：同濟(jì)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.09
技術(shù)公布日：2017.09.12