[发明专利]一种基于磁流变弹性体变频阻尼器减振试验装置与系统

说明书

技术领域

本发明涉及工程结构技术领域，尤其涉及一种基于磁流变弹性体变频阻尼器减振试验装置与系统。

背景技术

斜拉索作为斜拉桥的主要受力构件，斜拉索的柔度大、质量小、阻尼小，在自然环境下，斜拉索易产生风致振动，持续的风致振动易导致拉索结构的疲劳破坏。当振动响应过大时，可能产生拉索被拉断或者锚固区的破裂。斜拉索的振动响应过大不仅影响桥梁结构的安全，而且还会对行人与车辆的舒适度造成影响。由风致振动带来的问题将消耗大量的资源对斜拉桥进行换索。因此，对斜拉桥拉索进行振动控制十分重要。

目前，对斜拉索的振动控制常采用机械减振措施，通常在靠近斜拉索锚固端的位置安装阻尼器的方式，以提高拉索的等效阻尼比，从而达到减振的目的。然而，要使阻尼器在拉索结构中发挥减振效应，阻尼器的安装位置与锚固区存在较大的距离，在桥梁空间限制下，这会增加附属构件的长度，并且影响桥梁的整体美观性。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于磁流变弹性体变频阻尼器减振试验装置与系统。

本发明提出的一种基于磁流变弹性体变频阻尼器减振试验装置，包括减震装置，所述减震装置包括钢梁、质量块、通电弹簧和磁流变弹性体，所述钢梁的底端设有质量块，且质量块的侧面安装有加速度传感器，所述质量块的上端连接有通电弹簧，所述钢梁的上端中部设有磁流变弹性体。

优选地，所述减震装置的上部设有斜拉索，且斜拉索上固定设有套筒，所述减震装置中的钢梁的顶部两端分别设有刚性导杆，且刚性导杆上套设有有弹簧，所述刚性导杆的顶端设有传力杆，且传力杆的末端穿插在套筒内。

优选地，所述减震装置的上部和下部分别设有斜拉索，且斜拉索上固定设有套筒，所述减震装置中的钢梁的上下两端分别设有刚性导杆，且刚性导杆上套设有弹簧，所述刚性导杆的顶端设有传力杆，且传力杆的末端穿插在套筒内。

优选地，所述斜拉索和磁流变弹性体之间设有传力杆。

优选地，所述斜拉索和磁流变弹性体之间的传力杆采用矩形截面，且刚梁两端的传力杆采用圆形截面。

一种基于磁流变弹性体变频阻尼器减振试验系统，具体步骤如下：

步骤一：在斜拉索最大位移处布置减震装置；

步骤二：当斜拉索受到风荷载时，会在垂直方向产生较大的摆动，产生一定的加速度，对于单索布置形式，用加速度传感器分别收集斜拉索和减振装置的加速度信号，并对各自的加速度信号进行积分，可以得出斜拉索与减震装置的相对速度和斜拉索的绝对速度，对于双索布置形式，用加速度传感器分别收集两根斜拉索的加速度信号，并对各自的加速度信号进行积分，可以得出两根斜拉索相对速度和其中一根斜拉索的绝对速度；

步骤三：将步骤二中的相对速度与绝对速度作为模糊半主动控制的输入，得到它们的相位差，利用相位差的余弦值来制定模糊控制的规则，模糊半主动控制器将根据设计的控制算法来输出控制电流的大小，以达到减振装置的固有频率与拉索振动频率相一致或接近的目的，使减震装置的减振性能达到最优。

本发明中的有益效果：(1)本发明采用模糊半主动控制的方法对磁流变弹性体减震装置进行刚度调节，利用模糊控制方法具有较强的鲁棒性，且具有良好的动态特性，特别适用于磁流变智能材料对斜拉索的振动控制。

(2)本发明提供单索布置形式与双索布置形式，本发明采用基于相位差的模糊控制算法，当减振装置为单索布置形式时，以斜拉索的速度和斜拉索与减振器的相对速度作为输入，当减震装置为双索布置形式时，以两根拉索的相对速度和其中一根索的绝对速度作为输入，由此得到两者的相位差。根据相位差的余弦值，即可采用相应的反馈措施实施减振。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明减震装置的单索布置形式图；

图2为本发明减震装置双索布置形式图；

图3为本发明半主动控制原理图。

图中：1斜拉索、2套筒、3传力杆、4刚性导杆、5质量块、6通电线圈、7 磁流变弹性体、8弹簧、9钢梁、10加速度传感器、11减震装置。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

如图1-3，