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第30卷第2期 振 动 工 程 学 报 V01．30No．2 2017年4月 ofVibration Apr．2017 Journal Engineering 自供电MR阻尼器对斜拉索减振的试验研究 汪志昊1’2，陈政清2，赵洋1，吴泽玉1 (1．华北水利水电大学土木与交通学院，河南郑州450045； 2．湖南大学风工程试验研究中心，湖南长沙410082) 摘要：为简化磁流变(MR)阻尼器斜拉索减振系统，同时提高可靠性，基于电磁式振动能量回收技术构建了具有自 供电特性的MR阻尼器斜拉索减振系统。其主要由分别安装在拉索较低、较高位置的电流调节式MR阻尼器、旋 转式永磁发电机构成，采用链条一链轮机构进行斜拉索面内往复直线运动与电机转子旋转运动的转化，将电机回收 的振动能量直接作为MR阻尼器的电源。模型斜拉索减振试验结果表明：相对外供电MR阻尼器最优被动控制， 自供电MR阻尼器除斜拉索第1阶模态减振效果基本相当外，自供电MR阻尼器对斜拉索第2～4阶模态减振效 果突出，相应的模态阻尼比分别提高了31．8％、37．4％与43．O％；随着斜拉索模态阶次的逐渐增大，自供电MR阻 尼器的负刚度控制特性越加凸显，从而显著提高了自供电MR阻尼器对斜拉索高阶模态的减振效果。 关键词：斜拉索；振动控制；自供电MR阻尼器；振动能量回收；负刚度 中图分类号：u448．27；U441+．2文献标志码：A 文章编号：1004—4523(2017)02一0297一07 DoI：10．16385／i．cnki．issn．1004—4523．2017．02．016 刚度控制等算法的减振效果。上述理论与试验研究 引 言 均表明：MR阻尼器半主动控制对斜拉索振动具有 更优越的减振效果。 斜拉索的有效减振技术，对斜拉桥的安全运营 现有MR阻尼器均为电磁调节式，需要配置可 至关重要。理论分析与工程实践均表明，在斜拉索 靠的供电系统，制约了其在桥梁工程中的广泛应用。 两端安装外置式阻尼器是一种较为有效的减振方 回收结构的振动能量作为结构振动控制的能量源， 式。被动阻尼器对斜拉索的振动控制，由于强烈受 是一种极富前景的解决途径口…。Kim等[“]、 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， 集成了自供电MR阻尼器；关新春等[17]则采用压电 基于MR阻尼器的拉索半主动控制逐渐兴起。 能量回收技术构建了自适应MR阻尼器控制系统。 在MR阻尼器的斜拉索被动控制方面：何旭辉 本文在前期自供电MR阻尼器研制[18]的基础 等口]、周海俊等口1分别开展了实桥斜拉索人工激振 上，开展了自供电MR阻尼器对模型斜拉索的减振 作用下的减振效果试验；王浩等[31开展了台风激励 效果试验，并阐述了自供电MR阻尼器对斜拉索的 下斜拉索减振效果实测，证实了苏通大桥斜拉索减 减振机理以及相对现有斜拉索减振技术的优越性。 振系统[4]的有效性。在MR阻尼器的拉索半主动 控制理论研究方面：王修勇等[5]、周强等[61与 1 自供电MR阻尼器拉索减振系统 Huang等[7]分别提出了神经网络、平衡逻辑与模态 阻尼比实时最大化等控制算法；在MR阻尼器的斜 前期自供电MR阻尼器试验结果与定性分 拉索半主动控制试验研究方面：Duan等[8]、李惠析m3表明：基于旋转式电机振动能量回收技术集成 等[…、Christenson等[”]、禹见达等[113与weber的自供电