Nghiên cứu giảm dao động cho công trình theo mô hình con lắc ngược

[gemini_peaceful]

Download LUẬN ÁN TIẾN SỸ CƠ HỌC - Nghiên cứu giảm dao động cho công trình theo mô hình con lắc ngược chịu tác dụng của ngoại lực miễn phí​

MỤC LỤC
Lời cam đoan.1
Mục lục.2
Danh mục các ký hiệu.5
Mở đầu.8
Chương 1: Tổng quan về bộ hấp thụ dao động thụ động . 13
1.1 Giới thiệu chung . 13
1.2 Nguyên lý cơ bản của bộ hấp thụ dao động thụ động . .15
1.3 Tính bộ hấp thụ dao động thụ động cho hệ không có cản nhớt . .17
1.3.1 Hệ chịu kích động điều hoà . 17
1.3.2 Hệ chịu kích động ồn trắng . .22
1.4 Tính bộ hấp thụ dao động thụ động cho hệ có cản nhớt . .23
1.5 Một số tiêu chuẩn để xác định bộ hấp thụ dao động thụ động .24
1.6 Bộ hấp thụ dao động cho hệ con lắc ngược . . .26
1.7 Kết luận chương 1 . .30
Chương 2: Phương trình chuyển động của hệ con lắc ngược có lắp đặt hệ thống giảm dao động TMD . . .31
2.1 Mô hình tính toán của cơ cấu con lắc ngược, có gắn bộ hấp thụ dao động được nghiên cứu trong luận án . . .31
2.2 Thiết lập phương trình vi phân chuyển động của hệ con lắc ngược. .32
2.2.1 Động năng của cơ hệ . .33
2.2.2 Lực suy rộng của cơ hệ . .38
2.2.2.1 Thế năng của cơ hệ . 39
2.2.2.2 Hàm hao tán của cơ hệ . 41
2.2.2.3 Lực hoạt suy rộng của cơ hệ . .41
2.2.3 Phương trình vi phân chuyển động của hệ .43
2.3 Kết luận chương 2 . . 46
3
Chương 3. Nghiên cứu, phân tích, tính toán, giảm dao động cho các công trình có dạng hệ con lắc ngược . . . .47
3.1 Trường hợp chỉ có bộ hấp thụ dao động TMD-D. . .49
3.1.1 Phương trình vi phân chuyển động của hệ . .49
3.1.2 Nghiên cứu ổn định chuyển động của hệ con lắc ngược theo tiêu chuẩn kĩ thuật trường hợp chỉ lắp bộ TMD-D . 50
3.1.3 Tính toán các thông số của bộ hấp thụ dao động TMD-D để giảm dao động cho cơ cấu con lắc ngược . 55
3.2 Trường hợp chỉ lắp đặt bộ hấp thụ dao động TMD-N . .65
3.2.1 Phương trình vi phân chuyển động của hệ khi lắp đặt bộ hấp thụ dao động TMD-N. . . .66
3.2.2 Nghiên cứu ổn định chuyển động của hệ con lắc ngược theo tiêu chuẩn kĩ thuật khi lắp bộ hấp thụ dao động TMD-N . .67
3.2.3 Tính toán các thông số của bộ hấp thụ dao động TMD-N để giảm dao động cho cơ cấu con lắc ngược . 69
3.3 Trường hợp con lắc ngược có lắp đặt đồng thời cả hai bộ hấp thụ dao động TMD-N và TMD-D .81
3.3.1 Nghiên cứu ổn định chuyển động của hệ con lắc ngược theo tiêu chuẩn kĩ thuật trường hợp có lắp đặt cả hai bộ TMD . .82
3.3.2 Tính toán các thông số của bộ hấp thụ dao động để giảm dao động cho cơ cấu con lắc ngược . 86
3.4 Kết luận chương 3 . . 103
Chương 4: Mở rộng kết quả nghiên cứu trường hợp có lắp đồng thời hai bộ TMD-D và DVA. Tính toán mô phỏng số các các kết quả nghiên cứu giảm dao động cho một số kết cấu công trình . . .106
4.1 Mở rộng kết quả nghiên cứu trường hợp có lắp đồng thời hai bộ TMD-D và DVA . 106

bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o ViÖn khoa häc vµ c«ng nghÖ
viÖt nam
ViÖn c¬ häc
nguyÔn duy chinh
nghiªn cøu gi¶m dao ®éng cho c«ng tr×nh
theo m« h×nh con l¾c ng−îc
chÞu t¸c dông cña ngo¹i lùc
luËn ¸n tiÕn sÜ c¬ häc
Hµ Néi – 2010
bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o ViÖn khoa häc vµ c«ng nghÖ
viÖt nam
ViÖn c¬ häc
nguyÔn duy chinh
nghiªn cøu gi¶m dao ®éng cho c«ng tr×nh
theo m« h×nh con l¾c ng−îc
chÞu t¸c dông cña ngo¹i lùc
chuyªn ngµnh: c¬ häc vËt r¾n
m· sè: 62.44.21.01
luËn ¸n tiÕn sÜ c¬ häc
ng−êi h−íng dÉn khoa häc
pgs. Ts. Khæng do·n ®iÒn - ĐẠI HỌC THỦY LỢI
ts. KiÒu thÕ ®øc – ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
Hµ Néi – 2010
1
LỜI CAM ĐOAN
tui xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số
liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa từng
được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả
Nguyễn Duy Chinh
2
MỤC LỤC
Lời cam đoan.....................................................................................................1
Mục lục..............................................................................................................2
Danh mục các ký hiệu.......................................................................................5
Mở đầu...............................................................................................................8
Chương 1: Tổng quan về bộ hấp thụ dao động thụ động…………….……13
1.1 Giới thiệu chung…………………………………………………….…13
1.2 Nguyên lý cơ bản của bộ hấp thụ dao động thụ động………….……...15
1.3 Tính bộ hấp thụ dao động thụ động cho hệ không có cản nhớt…....….17
1.3.1 Hệ chịu kích động điều hoà…………………………………………. 17
1.3.2 Hệ chịu kích động ồn trắng……………………………………….…..22
1.4 Tính bộ hấp thụ dao động thụ động cho hệ có cản nhớt………….…...23
1.5 Một số tiêu chuẩn để xác định bộ hấp thụ dao động thụ động…….......24
1.6 Bộ hấp thụ dao động cho hệ con lắc ngược……………….……...…...26
1.7 Kết luận chương 1…………………………………………….……….30
Chương 2: Phương trình chuyển động của hệ con lắc ngược có lắp đặt hệ
thống giảm dao động TMD………..…………………………………..…....31
2.1 Mô hình tính toán của cơ cấu con lắc ngược, có gắn bộ hấp thụ dao động
được nghiên cứu trong luận án….………………………………….…...31
2.2 Thiết lập phương trình vi phân chuyển động của hệ con lắc ngược.……….32
2.2.1 Động năng của cơ hệ……………………………………….………….33
2.2.2 Lực suy rộng của cơ hệ……………………………………….………..38
2.2.2.1 Thế năng của cơ hệ …………………………………………….……39
2.2.2.2 Hàm hao tán của cơ hệ …………………………………………...…41
2.2.2.3 Lực hoạt suy rộng của cơ hệ ………………………………….……..41
2.2.3 Phương trình vi phân chuyển động của hệ…………………………….43
2.3 Kết luận chương 2…………………….…………………….…………46
3
Chương 3. Nghiên cứu, phân tích, tính toán, giảm dao động cho các công
trình có dạng hệ con lắc ngược…..…………….…………………..…….....47
3.1 Trường hợp chỉ có bộ hấp thụ dao động TMD-D.…………..……..........49
3.1.1 Phương trình vi phân chuyển động của hệ………………...………….49
3.1.2 Nghiên cứu ổn định chuyển động của hệ con lắc ngược theo tiêu chuẩn
kĩ thuật trường hợp chỉ lắp bộ TMD-D………………………….……50
3.1.3 Tính toán các thông số của bộ hấp thụ dao động TMD-D để giảm dao
động cho cơ cấu con lắc ngược………………………………….……55
3.2 Trường hợp chỉ lắp đặt bộ hấp thụ dao động TMD-N………...…….......65
3.2.1 Phương trình vi phân chuyển động của hệ khi lắp đặt bộ hấp thụ dao
động TMD-N. ……………………………….…………….………….66
3.2.2 Nghiên cứu ổn định chuyển động của hệ con lắc ngược theo tiêu chuẩn
kĩ thuật khi lắp bộ hấp thụ dao động TMD-N……………………..….67
3.2.3 Tính toán các thông số của bộ hấp thụ dao động TMD-N để giảm dao
động cho cơ cấu con lắc ngược……………………………….………69
3.3 Trường hợp con lắc ngược có lắp đặt đồng thời cả hai bộ hấp thụ dao
động TMD-N và TMD-D……………………………………………….81
3.3.1 Nghiên cứu ổn định chuyển động của hệ con lắc ngược theo tiêu chuẩn
kĩ thuật trường hợp có lắp đặt cả hai bộ TMD…………………….….82
3.3.2 Tính toán các thông số của bộ hấp thụ dao động để giảm dao động cho
cơ cấu con lắc ngược………………………………….………………86
3.4 Kết luận chương 3…………………………………………….…..……103
Chương 4: Mở rộng kết quả nghiên cứu trường hợp có lắp đồng thời hai bộ
TMD-D và DVA. Tính toán mô phỏng số các các kết quả nghiên cứu giảm
dao động cho một số kết cấu công trình………….………...……………..106
4.1 Mở rộng kết quả nghiên cứu trường hợp có lắp đồng thời hai bộ
TMD-D và DVA………………………………………………………...…106
4
4.1.1 Mô hình của con lắc ngược có lắp hai bộ hấp thụ dao động TMD-D và
DVA……………………………………. ……………………...……….…106
4. 1.2 Thiết lập phương trình vi phân chuyển động của hệ con lắc ngược có lắp đặt
bộ DVA và TMD……………………………..……………………………107
4.1.3 Nghiên cứu xác định các thông số của bộ hấp thụ dao động DVA và bộ
TMD-D để công trình làm việc ổn định và giảm dao động cho hệ con lắc
ngược một cách tối ưu………………………………………….…….….118
4.2 Tính toán mô phỏng số các kết quả nghiên cứu bộ hấp thụ dao động vào
một số kết cấu công trình.………………………..…..……………….……123
4.2.1 Áp dụng kết quả nghiên cứu bộ hấp thụ dao động, tính toán giảm dao
động cho tháp nước…………………………………….………………..123
4.2.2 Áp dụng kết quả nghiên cứu bộ hấp thụ dao động, tính toán giảm dao
động theo phương thẳng đứng của ô tô..………………………...….…...129
4.2.3 Áp dụng kết quả nghiên cứu bộ hấp thụ dao động, tính toán giảm dao
động cho tháp ngoài biển………..……………………………………….132
4.3 Kết luận chương 4………………………...…………………..……….137
Kết luận và kiến nghị …………………….………...………………......…138
Danh mục các công trình đã công bố của tác giả.…………………….……142
Danh mục tài liệu tham khảo……………………………………………….143
Lời cảm ơn……………………………………………………………...…..151
Phụ lục chương trình máy tính : Lập trình vẽ đồ thị trên phần mềm MAPLE
để mô phỏng dao động cho hệ ………………...……………………..….…152
5
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
TMD Bộ hấp thụ thụ động dạng khối lượng (Tuned mass damper)
TMD-D Bộ hấp thụ thụ động dạng khối lượng để giảm dao động theo
phương thẳng đứng của con lắc ngược
TMD-N Bộ hấp thụ thụ động dạng khối lượng để giảm dao động theo
phương lắc ngang của con lắc...