基于磁流变弹性体的振动控制TMD装置、方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于磁流变弹性体的振动控制TMD装置、方法及系统，所述装置包括壳体、磁流变弹性体和质量块，所述质量块设置在所述壳体内部，所述质量块两侧设置有与所述壳体连接的弹簧，所述质量块的上翼缘与下翼缘之间设置有固定导磁体，所述固定导磁体与所述质量块之间设置有所述磁流变弹性体。本发明专利技术的振动控制TMD装置，通过将磁流变弹性体与质量块和固定导磁体连接，能够在质量块中的励磁线圈通入不同大小的电流、改变磁场强度时，使得磁流变弹性体的剪切模量改变，进而改变磁流变弹性体的刚度，进而随时根据悬臂板格结构的频率变化调节振动控制TMD的刚度。调节振动控制TMD的刚度。调节振动控制TMD的刚度。

【技术实现步骤摘要】
基于磁流变弹性体的振动控制TMD装置、方法及系统


[0001]本专利技术属于减振装置
，具体而言属于基于磁流变弹性体的振动控制TMD装置、方法及系统。

技术介绍

[0002]悬臂板格结构广泛应用于航空、航天、船舶、土木建筑等工程领域。实际应用中，悬臂板格结构由于受到周围环境复杂的外界激励而产生结构疲劳、振动，甚至会伴随严重的辐射噪声，对结构本身和人类的生活产生不利的影响，因此，对悬臂板格结构进行振动控制十分重要。
[0003]调谐质量阻尼器即TMD广泛用于结构的减振，由于传统TMD只在其振动频率与悬臂板格结构某一阶频率保持一致时，才会减少该阶频率下悬臂板格结构的振动响应。由于在悬臂板格结构长期使用后，悬臂板格结构的固有自振频率将会产生缓慢的变化，这时传统TMD的振动频率不再与悬臂板格结构的频率保持一致，当悬臂板格结构发生共振时，传统TMD吸收结构能量的能力削弱甚至消退，无法达到减小结构振动的问题。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于提供一种基于磁流变弹性体的振动控制TMD装置，通过将磁流变弹性体与质量块和固定导磁体连接，能够在质量块中的励磁线圈通入不同大小的电流、改变磁场强度时，使得磁流变弹性体的剪切模量改变，进而改变磁流变弹性体的刚度，进而随时根据悬臂板格结构的频率变化调节振动控制TMD的刚度。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供一种基于磁流变弹性体的振动控制TMD方法，本方法采用基于短时傅里叶变换(STFT)半主动控制，能够实时跟踪悬臂板格结构的频率变化，调节振动控制TMD的频率，可控性强。
[0007]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术公开了一种基于磁流变弹性体的振动控制TMD装置，包括壳体、磁流变弹性体和质量块，所述质量块设置在所述壳体内部，所述质量块两侧设置有与所述壳体连接的弹簧，所述质量块的上翼缘与下翼缘之间设置有固定导磁体，所述固定导磁体与所述质量块之间设置有所述磁流变弹性体。
[0009]本专利技术通过设置磁流变弹性体，并改变磁流变弹性体的刚度实现振动控制TMD可以变频控制，进而实现减振作用。
[0010]进一步地，所述质量块包括工字型导磁体和励磁线圈，所述励磁线圈缠绕设置在所述工字型导磁体腹板上。
[0011]具体地，磁流变弹性体与固定导磁体和质量块之间存在空隙，以提供磁流变弹性体变形所需的空间。
[0012]本专利技术在励磁线圈通电后将在附近产生磁场，磁场分别通过工字型导磁体、固定
导磁体和磁流变弹性体形成磁路，通过在励磁线圈中通入不同大小的电流的方式来改变励磁线圈所产生的磁场强度的大小，是磁流变弹性体的剪切模量改变从而改变磁流变弹性体的刚度。
[0013]进一步地，振动控制TMD装置还包括加速度传感器，所述加速度传感器固定设置在所述质量块的侧边。
[0014]进一步地，所述壳体与所述质量块之间设置有滑动层，所述质量块可活动连接在所述滑动层上，所述滑动层固定连接在所述壳体上。
[0015]进一步地，所述壳体的内壁设置有连接杆，所述固定导磁体通过所述连接杆与所述壳体固定连接。
[0016]进一步地，所述壳体外部底端设置有连接板，所述连接板上设置有若干个连接孔用于与悬臂板格结构连接。
[0017]第二方面，本专利技术公开了一种采用振动控制TMD装置的振动控制方法，包括如下步骤：
[0018]S1、在振动的悬臂板格结构上设置振动控制TMD装置，并收集所述悬臂板格结构的加速度响应；
[0019]S2、基于短时傅里叶变换对所述加速度响应的频率进行识别，确定所述悬臂板格结构的实际振动频率；
[0020]S3、根据所述实际振动频率计算所述振动控制TMD装置所需刚度；
[0021]S4、通过调节所述振动控制TMD装置的输入电流，调节所述振动控制TMD装置内磁流变弹性体的刚度与所述所需刚度相匹配，进而实现所述振动控制TMD装置的固有频率与所述悬臂板格结构的振动频率一致。
[0022]本专利技术的振动控制方法中，短时傅里叶变换的基本原理如下：
[0023]时间分段通过将信号x
τ
(t)乘以窗函数h(t
‑
τ)来计算：
[0024]x
τ
(t)＝x(t)h(t
‑
τ)
[0025]式中为τ固定时间，t为运行时间，窗函数使用汉明窗，对修改的信号进行傅里叶变换计算为：
[0026][0027]t时刻功率谱密度为：
[0028][0029]因此，得到t时刻的瞬时频率如下：
[0030][0031]第三方面，本专利技术公开了一种基于磁流变弹性体的振动控制TMD系统，使用所述振动控制方法，包括：
[0032]加速度收集模块：在振动的悬臂板格结构上设置振动控制TMD装置，并收集所述悬臂板格结构的加速度响应；
[0033]振动频率确定模块：基于短时傅里叶变换对所述加速度响应的频率进行识别，确定所述悬臂板格结构的实际振动频率；
[0034]所需刚度计算模块：根据所述实际振动频率计算所述振动控制TMD装置所需刚度；
[0035]电流调节模块：通过调节所述振动控制TMD装置的输入电流，调节所述振动控制TMD装置内磁流变弹性体的刚度与所述所需刚度相匹配，进而实现所述振动控制TMD装置的固有频率与所述悬臂板格结构的振动频率一致。
[0036]第四方面，本专利技术公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如第二方面所述振动控制方法的步骤。
[0037]第五方面，本专利技术公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第二方面所述振动控制方法的步骤。
[0038]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0039]第一、本专利技术通过在振动控制TMD中设置磁流变弹性体，利用磁流变弹性体剪切模量可以随着外部磁场强度改变的特性，通过调整励磁线圈的外加电流，改变磁流变弹性体的刚度，从而改变振动控制TMD的刚度，实现振动控制TMD变频控制，使悬臂板格结构在频率发生改变时，振动控制TMD能够发挥良好的减振作用；
[0040]第二、本专利技术的采用振动控制TMD装置的振动控制方法，采用频率识别方法和基于短时傅里叶变换(STFT)半主动控制，实时跟踪悬臂板格结构的频率变化，调节振动控制TMD的刚度，可控性强。
附图说明
[0041]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0042]图1为本专利技术实施例提供的基于磁流变弹性体的振动控制TMD装置平面结构示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于磁流变弹性体的振动控制TMD装置，其特征在于，包括壳体、磁流变弹性体和质量块，所述质量块设置在所述壳体内部，所述质量块两侧设置有与所述壳体连接的弹簧，所述质量块的上翼缘与下翼缘之间设置有固定导磁体，所述固定导磁体与所述质量块之间设置有所述磁流变弹性体。2.根据权利要求1所述的振动控制TMD装置，其特征在于，所述质量块包括工字型导磁体和励磁线圈，所述励磁线圈缠绕设置在所述工字型导磁体腹板上。3.根据权利要求1所述的振动控制TMD装置，其特征在于，还包括加速度传感器，所述加速度传感器固定设置在所述质量块的侧边。4.根据权利要求1所述的振动控制TMD装置，其特征在于，所述壳体与所述质量块之间设置有滑动层，所述质量块可活动连接在所述滑动层上，所述滑动层固定连接在所述壳体上。5.根据权利要求1所述的振动控制TMD装置，其特征在于，所述壳体的内壁设置有连接杆，所述固定导磁体通过所述连接杆与所述壳体固定连接。6.根据权利要求1所述的振动控制TMD装置，其特征在于，所述壳体外部底端设置有连接板，所述连接板上设置有若干个连接孔用于与悬臂板格结构连接。7.一种采用权利要求1
‑
6任一项所述振动控制TMD装置的振动控制TMD方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、在振动的悬臂板格结构上设置振动控制TMD装置，并收集所述悬臂板格结构的加速度响应；S2、基于短时傅里叶变换对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂建维，黄景欣，汪锐，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：