Tuned Mass Damper (TMD)

1. Productdefinitie
De afgestemde massa-demper (kortweg TMD) is een substructurele trillingsreductieapparaat bevestigd aan de hoofdstructuur. Het absorbeert en dissipeert structurele vibratie -energie door het samenwerkingseffect van een massablok, veer en demper, waardoor de trillingsrespons van de hoofdstructuur wordt onderdrukt.

2. Kerncomponenten

• Massa -eenheid: genereert een traagheid om de controlekracht toe te passen op de hoofdstructuur. Het is meestal gemaakt van materialen met hoge dichtheid (zoals lood of staal) en de massa kan worden aangepast. Het massablok is het kerngedeelte van de TMD -demper en de massale grootte heeft een beslissende impact op het dempingseffect, dat kan worden aangepast als dat nodig is om overeen te komen met de natuurlijke frequentie van de structuur.
• Veereenheid: gebruikt om het massablok en de hoofdstructuur aan te sluiten, stem de natuurlijke trillingsfrequentie van de TMD af om overeen te komen met de frequentie van de doelmodus van de hoofdstructuur, zorg ervoor dat het massablok de overeenkomstige omgekeerde beweging kan produceren wanneer de structuur trilt en een resetkracht biedt. Metalen veren of rubberen veren worden meestal gebruikt.
• Damper -eenheid: gebruikt om de relatieve bewegingssenergie tussen het massablok en de hoofdstructuur te consumeren, voorkomt dat energieaccumulatie in het systeem een ​​grotere trilling veroorzaakt en de verplaatsing van de TMD beperken. Veel voorkomende types zijn viskeuze dempers, wrijvingsdempers of metalen dempers.

3. Functionele voordelen

• Hoog efficiënte trillingsreductie: het kan de piekversnelling van structurele trillingen met meer dan 70%verminderen.
• Instelbare frequentie: aanpassen aan de trillingskarakteristieken van verschillende structuren door parameters te optimaliseren (massaverhouding, frequentieverhouding, dempingsverhouding).
• Handige installatie: het kan onafhankelijk worden geïnstalleerd op de bovenkant van de structuur, tussen lagen of onder langdurige componenten zonder belangrijke wijziging van de hoofdstructuur.
• Brede aanpassingsvermogen: geschikt voor trillingscontrole van wind, aardbeving of door mensen geïnduceerde trillingen in verschillende structuren zoals hoogbouwgebouwen, langdurige gangen, bruggen en funderingen van apparatuur.

1. Mechanisme voor trillingsreductie
Wanneer de hoofdstructuur trilt door externe excitatie (zoals wind, aardbeving of menigte -activiteit), produceert de TMD een relatieve beweging tegenover de hoofdstructuur als gevolg van traagheid. De traagheidskracht gegenereerd door de trilling werkt op de hoofdstructuur door de veer en demper, waardoor een "dynamisch trillingsabsorptie" -effect wordt gevormd. De specifieke prestaties zijn:

• De veerunit stemt de natuurlijke trillingsfrequentie van de TMD af op de doelfrequentie van de hoofdstructuur om een ​​resonantie -effect te produceren, waardoor de trillingsergie van de hoofdstructuur naar de TMD wordt overgedragen.
• De demperunit dissipeert de door de TMD geabsorbeerde energie, waardoor de trillingsamplitude van de hoofdstructuur uiteindelijk wordt verminderd.

2. Theoretisch model
 

Waar:
M1, M2: Massa van de hoofdstructuur en TMD;
K1, K2: Stijfheid van de hoofdstructuur en TMD -veer;
Y1, Y2: Verplaatsingen van de hoofdstructuur en TMD;
C: dempingcoëfficiënt van de TMD;
P (t): Externe excitatie (zoals harmonische belasting (PSINώT)).

3. Key Parameter -optimalisatie
 

1. Massaverhouding (μ): μ=m2/m1, de aanbevolen waarde is 0,005 ~ 0,03. Een grotere massaverhouding maakt de frequentieband van de trillingsreductie breder, maar de belastingslimiet van de hoofdstructuur moet worden overwogen.
2. Optimale frequentieverhouding (Δ_OPT): Δ_OPT =, om de trillingsfrequentie van de TMD te matchen met de hoofdstructuurfrequentie.
3. Optimale dempingsverhouding (ζ_opt): ζ_opt =, om een ​​hoge efficiëntie te garanderen.

1. Conventionele modelparameters
 

2. Aangepast parameterontwerp

• Frequentie -afstemmingsbereik: 0,1 ~ 10,0Hz (kan precies worden aangepast volgens de natuurlijke frequentie van de hoofdstructuur).
• Aanpassing van het dempingsverhouding: 0,02 ~ 0,2 (geoptimaliseerd door dempertype en viscositeit voor dempingsvloeistof).
• Installatievormen: gesuspendeerd type, ondersteund type, ingesloten type (geselecteerd volgens de structurele ruimte).

3. Algemene parameterbereik

4, inspecteren

1.. Prestatievoordelen

• Hoge trillingsreductie -efficiëntie: voor de specifieke modus van de hoofdstructuur kan de trillingsrespons worden verminderd met 40%~ 80%, die voldoen aan de specificatie van de bouwcomfort (zoals verticale versnelling kleiner dan of gelijk aan 0,15 m/s²).
• Sterke robuustheid: het heeft een zekere aanpassingsvermogen aan structurele parameterschommelingen (zoals stijfheidsafbraak en massaverandering). De meervoudige afgestemde massa -demper (MTMD) kan de frequentieband van de trillingsreductie verder verbreden.

2. Technische innovaties

• Actieve TMD (ATMD): geïntegreerd met sensoren en actuatoren, het kan de controlekracht in realtime aanpassen, geschikt voor sterke aardbeving of complexe belastingsomstandigheden (zoals de op PID-controle gebaseerde ATMD in document 3, die het trillingsreductie-effect met 20%~ 30%verbetert).
• Fysiek modelontwerp: optimaliseert structurele details op basis van eindige -elementanalyse (zoals ANSYS), rekening houdend met het samenwerkingswerk van het massablok, de veer en de demper, die dichter bij de werkelijke werkomstandigheden ligt dan het traditionele deeltjesmodel.

3. Economie

• Kostenvoordeel: vergeleken met traditionele structurele versterking worden de kosten verlaagd met 30%~ 50%, vooral geschikt voor trillingsreductietransformatie van bestaande gebouwen.
• Lange levensduur: de ontwerpleven van de belangrijkste componenten (massablok, lente) is groter dan of gelijk aan 50 jaar, de demper kan worden vervangen en de onderhoudskosten zijn laag.

1. Constructie -engineering

• Hoogbouwgebouwen: controleer de topversnelling veroorzaakt door windtrillingen en verbetert het levende comfort.
• Structuren met lange overspanning: door mensen geïnduceerde trillingscontrole van langdurige gangen en stadiondaken.
• Floor Systems: Walking Vibration Control of Office Building and Shopping Mall Floors om het probleem "stappentrillingen" op te lossen.

2. Bridge engineering

• Kabelbruggen en ophangingsbruggen: onderdruken door wind geïnduceerde flutter en door werveling geïnduceerde trillingen.
• Voetgangersbruggen: voorkom resonantie veroorzaakt door dichte menigte lopen en zorgen voor verkeersveiligheid.

3. Industriële apparatuur

• Funderingen van grote stroomuitrusting: absorberen trillingen die worden gegenereerd door machinebediening en beschermen de nauwkeurigheid van de apparatuur en omliggende structuren.
• Pijpleidingssystemen: onderdrukken trillingen veroorzaakt door vloeistofpulsatie en vermindering van vermoeidheidsschade.

1. Installatieproces

• Werkvoorwaarde analyse: bepaal de natuurlijke frequentie, modusvorm en de meest ongunstige trillingspositie van de hoofdstructuur door modale analyse.
• Parameterontwerp: optimaliseer TMD -parameters volgens de massaverhouding en frequentieverhouding en bepaal het aantal en de positie van de installaties.
• Vaste installatie: repareer de TMD-basis op de structurele balken, kolommen of ondersteunt met bouten of lassen met hoge sterkte om de stijfheid van de verbinding te garanderen.
• Debugging en acceptatie: test de werkstatus van de TMD via een exciter en pas de demperparameters aan om het beste trillingsreductie -effect te bereiken.

2. Onderhoudspunten

• Regelmatige inspectie: inspecteer de boutharde, de veervervorming en de lekkage van demperolie om de 1 ~ 2 jaar.
• Dempervervanging: vervang de demper in de tijd wanneer de dempingskracht met meer dan 20% vervalt (meestal is de levensduur van de services 10 ~ 15 jaar).
• Parameterreset: als de hoofdstructuur is gewijzigd (zoals het toevoegen van vloeren of het verminderen van gewicht), evalueren en pas de TMD-parameters opnieuw aan.

• Parameteraanpassing: TMD -parameters moeten nauwkeurig worden afgestemd op de hoofdstructuur om te voorkomen dat het trillingsreductie -effect wordt verminderd of zelfs de trillingen als gevolg van frequentiemismatch te versterken.
• Installatieruimte: reserveer voldoende bewegingsruimte voor de TMD (slag groter dan of gelijk aan ± 50 mm) om botsing met andere componenten te voorkomen.
• Omgevingsaanpassingsvermogen: anti-corrosie-coatings (zoals zink-nickel legeringscoatings) zijn vereist in vochtige omgevingen, en resistente demperatievloeistof op hoge temperatuur (temperatuurweerstand groter dan of gelijk aan 120 graden) moeten worden geselecteerd in plaatsen op hoge temperatuur.
• Veiligheidsredundantie: voor belangrijke structuren (zoals Lifeline -projecten) wordt het aanbevolen om standby TMD of meerdere afstemmingssystemen in te stellen om de betrouwbaarheid te verbeteren.

1. Vibratiereductie van commerciële bouwgang

• Probleem: de verticale natuurlijke trillingsfrequentie van de 36m -spancorridor is 2,92 H
• Oplossing: installeer 1 TMD (massa 1521 kg, stijfheid 511.39 kn/m, dempingcoëfficiënt 2.389 kN · s/m).
• Effect: de piekversnelling wordt verminderd tot 0,052 m/s², een afname van 76,89%, en de natuurlijke trillingsfrequentie wordt aangepast aan 2,78 Hz, die voldoet aan de comfortvereisten.

2. Windtrillingscontrole van hoogbouwgebouwen

• PROJECT: een hoogbouw kantoorgebouw van 200m met een topversnelling van 0,18 m/s² onder windtrillingen (specificatielimiet 0,15 m/s²).
• Oplossing: installeer 4 mtmds op de bovenste verdieping (totale massa is goed voor 0,5% van de structurele massa), met een frequentiedekking van 1,2 ~ 1,8 Hz.
• Effect: de topversnelling wordt verminderd tot 0,12 m/s², de windtrillingsrespons wordt verminderd met 33,3%en binnen personeel heeft geen duidelijk schud sensatie.

• Consulting en ontwerp: zorg voor structurele trillingsanalyse, TMD -parameteroptimalisatie en schemaontwerp, ondersteunende eindige elementensimulatie (zoals ANSYS, YJK).
• Aangepaste productie: TMD -specificaties aanpassen volgens projectbehoeften, en zorg voor 3D -modellering en fysieke modellen.
• Installatie en foutopsporing: professioneel team voor installatie ter plaatse, uitgerust met een trillingsbewakingssysteem om het trillingsreductie-effect in realtime te optimaliseren.
• After-sales garantie: geef een garantie van 5 jaar, levenslange onderhoudsondersteuning en regelmatige retourbezoeken om de status van apparatuur te detecteren.

Populaire tags: Tuned Mass Damper (TMD), China Tuned Mass Damper (TMD) fabrikanten, leveranciers