减振技术论文例1

1、概述

工程机械在水利工程、道路施工、矿山等场合得到大量的使用，其性能的可靠性直接影响到工程建设的正常开展。这类机械的设计时通常采用静态设计，设计理念上更多的是考虑机械的强度、耐久性等和机械的工作性质直接相关因素。但从实际使用情况来看，国产的大型工程机械普遍存在着施工过程中振动过大的问题，这将间接影响设备的抗疲劳特性和操作人员的舒适性和操作的稳定性。由于工程机械的工作环境恶劣，车体结构的振动问题更加明显，直接影响到驾驶员的舒适性和驾驶的安全性。因此对于大型工程机械而言，控制车体振动尤其是驾驶室的振动，寻求有效的减震设计方法，对于提高驾驶员的舒适度和车体驾驶室构件的疲劳寿命都是有重要意义的。大型工程机械的振动控制问题是个非常复杂的问题，本文将这一问题缩小到驾驶室的减振设计上，主要通过发动机悬置位置的优化设计，以及基于模态分析和被动隔振理论来降低驾驶室的振动效应。

早期的汽车发动机减振方法是利用硫化橡胶，但硫化橡胶在耐油和耐高温方面表现不够理想。20世纪40年代设计出了液压悬置装置来降低发动机的振幅，并取得了较好的使用效果。但液压悬置减振装置在高频激励下会出现动态硬化的问题，已经逐渐不适应汽车发动机减振的要求。上述几类减振方式都属于被动减振技术，在此基础上，随着发动机减振技术的进步，半主动减振技术开始应用到发动机减振中，这类减振技术的代表作是半主动控制式液压悬置装置，这类减振技术的应用最为广泛。尽管后来又出现了由被动减振器、激振器等所构成的主动减振技术，这一技术能够较好的实现降噪性能，但结构非常复杂，在恶劣工作环境下的工程车辆较少使用。

在工程车辆驾驶室的舒适度设计方面，主要所依据的是动态舒适性理论，用以评价驾驶人员在驾驶室振动的条件下对主观舒适程度。从驾驶员所承受的振动来源来看，主要是受发动机的周期性振动和来自于路面的随机激励。其传递机理较为复杂，跟发动机、驾驶室、座椅等的减振都有关系。因此为便于分析，本文中只针对驾驶室的减振问题展开研究。

2、大型工程机械驾驶室的减振设计

如前文所述，驾驶室的振源激励主要来自于路面和发动机及其传动机构。来自于路面的振源激励具有很大的随机性，要进行理论分析非常困难。加之在需要使用大型工程机械的场合机械的运动速度一般都较慢，随之产生的路面激振频率较低。因此相比之下，大型机械的发动机在运行时一直都处在高速运转状态，由此产生的激振频率很高，也更容易导致构件的疲劳损坏，实践证明发动机及其附件的疲劳损坏主要是由发动机周期激振力产生的交变应力引起的。从物理背景来看，工程机械的驾驶室所受到的振动激励主要来从车架传递到台架，驾驶室的振动行为属于被动响应。为了便于分析，将驾驶室的隔振系统进行简化，以单自由度弹簧阻尼系统来对驾驶室受到振动激励过程进行分析。

2.1发动机的悬置设计

发动机在工作过程中的振动原因主要是不平衡力和力矩，这类振动不仅会引起车架的的振动，也会形成较强烈的噪声，不仅会影响到构件的使用寿命也会影响驾驶员的舒适度。要缓解发动机振动所造成的负面影响，采用悬置的设计方式是比较有效的途径，其实现方式是在动力总成和车架之间加入弹性支承元件。悬置设计方式的理论基础是发动机解耦理论，通过解除发动机六个自由度解耦，改变发动机的支撑位置，从而实现发动机自由度间振动耦合的解除。此外，需要配合使用解除耦合后的各自由度方向的刚度与相应的阻尼系数，但应注意在解耦之后振动最强的自由度方向的共振控制，可应用主动隔振理论来确定减震器的刚度和阻尼系数。采用合适的刚度和阻尼系数的目的在于控制发动机悬置系统的减振区域。

具体到悬置设计的细节方面，主要是确定发动机支撑的数目和相应的布置位置。在考虑发动机动力总成悬置系统的支撑数目时，考虑的因素包括承重量和激振力两大类。在设计时通常都会依据车辆类型的不同选择三点或者四点支撑方式。对于大型机械而言，在实践中一般都会采用四点支撑的方式，本文中作为算例的发动机属于某型重型挖掘机的发动机。因此采用经典的四点支撑。其支撑位置选择在飞轮端和风扇端，上述两个位置分别设置两个对称的支撑点，采用支撑对称的目的在于后期解耦方便。从布置的方式上看，主要有平置、汇聚和斜置三种典型布置方式，具体采用哪种方式取决于发动机周围附属配件的布局方式以及车架所能提供的空间有关。本文中不重点讨论减振支撑的布置方式，因此仍然采用平置式的减振布置方式。

2.2悬置系统的动力学分析

为减少研究成本，在支撑的材料上选用橡胶减振器。由前节所述，由于采用的是四个平置式的橡胶减震器，因此可以在进行力学分析时将其简化为三个互相垂直的弹簧阻尼系统，从而可以构建一个发动机主动隔振的力学模型。

2.3驾驶室模态试验

在上述基本力学分析的基础上，进一步采用驾驶室模态试验的方法来检验整个驾驶室的减振效果，其目的在于掌握驾驶室的动态特性和找出驾驶室结构上的薄弱部位，同时以试验为基础还可以调整驾驶室减震器的系数匹配，减小驾驶室的整体振动响应。在试验时以快速傅里叶变换为以及，测量激振力和振动响应之间的关系，从而得到二者之间的传递函数，而模态分析的目的是通过实现来实现传递函数的曲线拟合和确定结构的模态参数。本试验中采用LMS模态测试分析软件，驾驶室所受的激振用力锤激振器来模拟。在试验时用力锤敲击驾驶室从而制造出1-200HZ脉冲信号。通过记录下在不同激振频率下驾驶室结构的反应来确定驾驶室各个构件的强度，以及应该避免的激振频率。在得到这些基础数据后可为后续的驾驶室减振设计的选择悬置系统的减振区域的临界值，使得驾驶室所有构件的固有频率都能够位于减振器的减振区域内，从而起到抑制驾驶室结构的振动响应。■

减振技术论文例2

引言

由于城市轨道交通的高速发展，其产生的振动和噪声问题不容忽视。城市交通轨道尤其是地铁轨道，不可避免地穿越人口密集区和重要建筑物下，列车行驶时产生的振动和噪声严重影响了人们正常的工作和生活。交通引起的振动噪声已被列为世界七大环境公害之一，因此设法降低城市轨道的振动和噪声，让人类与自然的关系更加和谐，成了人们普遍关注的问题.因此对轨道的减振、降噪能提出了更高的要求。本文将对地铁轨道的减振降噪措施进行简要探讨。

1 地铁减振降噪研究存在的问题

近年来，在城市轨道交通中已使用多种新型减振轨道结构形式和多种减振降噪措施，但普遍存在施工工序繁杂、工期长、成本高、性价比低等不足，制约着城市轨道交通在减振降噪方面的发展。我国轨道交通的减振降噪方案设计中，采用了大量的国外轨道的减振降噪技术和产品。但对于其评价，我们所看到的数据都是由供货商提供的，没有相应的对比对象。再次，由于在轨道减隔振方面的研究和工程实践起步较晚，所采用的减振降噪技术方案都比较单一，所以新材料、新工艺、新结构的研发和性能试验就显得尤为重要和急迫。因此，必须对目前各种减振降噪技术进行梳理、总结、归纳，从而掌握具有更好的减振技术，拥有更经济的工程造价和更优良的轨道交通装备，将这些轨道结构应用于建设中，这些都是值得更进一步研究的。

2 减振降噪的一般措施

轨道结构主要由钢轨、扣件及轨下基础组成。根据振动理论，轮轨之间的振动噪声与轨道各部件的质量、刚度以及结构阻尼密切相关。轨道结构的减振降噪则主要是通过改变结构参数来实现。

与有碴轨道相比，无碴轨道具有整体稳定性好、维修少等优点，但其缺点是振动噪声较大，尤其是用于高架轨道时更为突出，对此，应采取有效的减振降噪措施。

从轨道结构方面来看，国外已尝试的减振降噪措施主要有：

（1）采用焊接长钢轨；（2）采用减振型钢轨；（3）采用减振型扣件（如双重铁垫板式、剪切型、压缩型和低刚度型等等）；（4）采用减振型轨下基础（如有碴轨道采用弹性轨枕和道床弹性胶垫，无碴轨道则采用弹性支承块、防振型轨道板等等）；（5）采用钢轨打磨技术。这些措施均已被证明具有不同程度的减振降噪效果，适应环保要求。例如，由弹性支承块、道床板和混凝土底座及配套扣件构成的弹性支承块式轨道结构 减振降噪的效果较为明显，因此，对于振动和噪声敏感的地段，特别是高架结构，采用弹性支承块式无碴轨道结构是比较理想的方案。

减振型轨下基础的研究也很有价值，如在碎石道床的基础上，加设弹性轨枕道床和道碴垫道床，增加道床弹性，可有效降低道碴振动，与一般碎石道床相比，其减振效果可达5～15dB。新加坡、香港地铁的特殊减振地段采用浮置板结构，减振效果非常显著。另外控制轨道不平顺度也能获得很好的减振降噪结果。例如，钢轨打磨后，在振动频率为8～100Hz 范围内，振动噪声下降 4～8dBA，站台上的振动噪声下降 5～15dBA。

另外，橡胶材料在轨道交通减振降噪中应用很广，如轨下胶垫、支承块下胶垫、桥梁橡胶支座等，但橡胶材料配方工艺不同，其减振降噪效果就不同，而且其耐磨性能和抗老化性能也不同。因此，研制高性能橡胶材料至关重要。如ZnOw改性橡胶复合材料，开发既具有优越的减振降噪性能又具有良好的耐磨、抗老化性能的橡胶垫板产品，进而研制出新的减振型轨下胶垫、扣件铁垫板下胶垫和支承块下胶垫等系列产品，为减振型轨道结构提供配套部件。开发高效轻质的减振降噪新材料，包括单相匀质的新材料和多层结构的复合材料。进行高效吸声、隔声材料的体结构设计，提高隔声性能。借助有限元等分析手段对不同吸声、隔声材料的性能进行模拟，优化吸声、隔声体的性能。

3 轨道结构减振隔振方案设计及其动力性能预测

在国内外轨道交通减振降噪研究成果的基础上，结合我国轨道交通实际，围绕轨道结构开展各种可能的减振隔振结构设计和参数优化研究，主要开展以下工作：

（1）弹性支承块式无碴轨道结构参数设计。目前我国轨道交通主要采用承轨台式混凝土道床结构，由于只有扣件弹性垫板一个减振环节，而轨道整体刚度大，其减振效果并不理想。若在承轨台下设置一层橡胶垫，便能大大降低轨道整体支承刚度，显著提高轨道的减振降噪性能。这种结构已被瑞士、丹麦、英国、法国等采用，特别是在英法海峡隧道和我国长大秦岭隧道内得到了成功应用，被证明具有优越的减振降噪性能。本项目还将研究其应用技术条件，并通过车辆-轨道耦合动力学新理论对其进行动力学参数优化设计。

（2）防振钢轨设计。在钢轨轨腰两侧粘贴（或包覆）防振吸音材料（如橡胶、树脂），可望获得较理想的降噪效果，适用于需特殊降噪地段（如医院、学校和住宅区附近）。通过对不同的防振吸音材料的理论和实验研究，找出其最佳的防振材料及其粘附方案。

（3）浮置板式轨道结构设计及动力学评估。该结构是用扣件把钢轨固定在钢筋混凝土浮置板上，浮置板置于可调的橡胶支座上，浮置板两侧用弹性材料固定，形成一种质量-弹簧系统。为探索其应用于轨道交通的可行性与经济性，拟运用车辆-轨道耦合动力学理论，具体评估车辆运行于 浮置板式轨道结构上的动力学能。

（4）有碴轨道减振设计。运用车辆-轨道耦合动力学理论及有关仿真软件，以目前我国有碴轨道结构参数为基础，通过对高弹性轨下胶垫、弹性轨枕和道碴下胶垫等所进行的轮轨动力分析，评估其减振效果，并确定轨道各部件刚度的合理设计范围。

减振技术论文例3

中图分类号： TQ336.4+2文献标识码： A

一、结构减震控制的概念及分类

应用结构控制系统是解决结构工程安全性问题的一个可替代的方法，从而为结构控制理论在土木工程中的应用指出了光明的前景。结构控制的概念可以简单表述为： 通过对结构施加控制机构， 由控制机构与结构共同承受振动作用， 以调谐和减轻结构的振动反应， 使其在外界干扰作用下的各项反应值被控制在允许范围内。结构减震控制根据是否需要外部能源输入可分为被动控制、主动控制和混合控制。被动控制是指不需要能源输入提供控制力， 控制过程不依赖于结构反应和外界干扰信息的控制方法。文中所讨论的基础隔震、耗能减震等均为被动控制。 

二、土木工程结构减震的控制方法

1、被动控制

结构被动控制是指控制装置不需要外部能源输入的控制方式。其特点是采用隔震、耗能减震和吸能减振等技术消耗振动能量,以达到减小结构振动反应的目的。被动控制的优点是构造简单、造价低、易于维护,并且不需要外部能源支持等。目前,被广泛采用的被动控制装置有:

1.1基础隔震体系。基础隔振是在上部结构与基础之间设置某种隔振消能装置,以减小地震能量向上部的传输,从而达到减小上部结构振动的目的。

基础隔振能显著降低结构的自振频率,适用于短周期的中低层建筑和刚性结构。由于隔振仅对高频地震波有效,因此对高层建筑不太适用。

1.2耗能减振体系。常用的耗能元件有耗能支撑和耗能剪力墙等;常用的阻尼器有金属屈服阻尼器、摩擦阻尼器、黏弹性阻尼器、黏性液体阻尼器等。

1.3调谐减振系统。常用的调谐减振系统有:调谐质量阻尼器(TMD )、调谐液体阻尼器(TLD)、液压质量振动控制系统(HMS)等。调谐质量阻尼器是一个小的振动系统,由质量块、弹簧和阻尼器组成。它对结构进行振动控制的机理是:原结构体系由于加入了TMD,其动力特性发生了变化。原结构承受动力作用而剧烈振动时,由于TMD质量块的惯性而向原结构施加反方向作用力,其阻尼也发挥耗能作用,从而使原 

2、主动控制 

结构主动控制是利用外部能源, 在结构受激励振动过程中, 对结构施加控制力或改变结构的动力特性, 从而迅速地减小结构的振动反应。主动控制系统主要包括传感器、控制器和作动器3 个组成部分。

目前有关主动控制的研究内容主要分为主动控制算法和主动控制装置研究两部分。主动控制装置主要有主动质量阻尼系( AMD) 、主动拉索系统( ATS ) 、主动支撑系统( ABS) 、主动空气动力挡风板控制系统( ADA) 和气体脉冲发生器控制系统( PC) 等。主动控制算法是主动控制的基础, 它的目标是使主动控制系统在满足其状态方程和各种约束条件下, 选择合适的增益矩阵, 寻找最优的控制参数, 使系统达到较优的性能指标, 实现对结构的最优控制。目前, 它的研究基本上是以理论分析、数据模拟分析为主, 且已取得较大的成就, 但主动控制技术尚未成熟。从目前已有的研究来看, 其可行性还受到一些条件的制约:

2.1 主动控制系统在地震中运作问题。日本采用AMD 和HMD 的高层建筑, 在风振和环境振动时主动控制系统运作正常, 取得很好的控制效果。但在大地震时, 很大部分的主动控制系统因故未能运作。

2.2 时滞问题。主动控制系统在工作时由于信号处理、运算、电液伺服作动自动作等都需要一定的时间, 因此时间滞后问题是不可避免的。时滞对控制系统的性能有很大影响,它使系统稳定性变差, 控制效率降低, 甚至可能产生负效应。目前, 可以通过补偿的方法来修正时滞。

2.3 能量问题。主动控制系统的运作需要依靠外部能源的输入, 如何在地震中保证有可靠的能源, 需要特别注意。

2.4 设备维护问题。作为生命线工程的大跨度桥梁的使用寿命最少为几十年, 甚至上百年, 相应的主动控制系统也需要在这么长的时间内保持使用功能完备, 如何能保证系统的完善, 特别是作为核心构件的计算机的有效性也是需要解决的问题。 

3、半主动控制

半主动结构控制参数控制，它是依赖于结构的振动反应或动荷载的信息实时改变结构的参数来减小结构的反应。它更易于实施，并且它的控制系统更为可靠。半主动结构控制的控制效果优于被动控制，略逊于主动控制。半主动控制不需要外界能量输入，因而是一种很有发展前景的抗震控制方法

4、混合控制

混合控制是将主动控制和被动控制或智能控制等2种或2种以上控制方式，同时施加在同一结构上的结构减振控制形式。近年研究较多的是以被动控制为主，主动控制为辅的主从组合方式。它兼有2种控制的优点，又克服了各自的缺点，只需很小的能量输入即可得到很好的控制效果。目前，混合控制有主动质量阻尼系统(AMD)与调谐质量阻尼系统(TMD)或调谐液体阻尼系统(TLD)的混合控制，主动控制与基础隔震的混合，主动控制与耗能减振的混合，液体质量控制系统和主动质量阻尼系统的混合。目前，隔震和耗能减振的混合控制应用较为广泛。世界上第一个安装混合质量阻尼器(HMD) 控制系统的建筑是日本东京清水公司技术研究所的7层建筑。我国南京电视塔采用了主动质量阻尼系统AMD与调谐液体阻尼系统TLD相结合的混合控制系统来控制风振。 

5、智能控制

结构智能控制包括采用智能控制算法和智能驱动或智能阻尼装置2类。当结构遇到强烈的地震作用时可能进入非线性,结构构件的承载力和刚度发生退化,实际结构模型修正是结构振动控制的一个突出问题。智能控制算法正是为了解决这一问题而引入的。智能控制算法可以不依赖精确的结构模型,或者具有很强的学习及调整逼近能力。目前研究的结构智能控制算法主要有: 

5.1模糊控制算法。模糊控制主要通过状态输出和控制输入的模糊逻辑关系,即模糊控制规则来实现系统的调节或控制。

5.2神经网络控制算法。人工神经网络具有很强的非线性逼近、自学习和自适应、数据融合以及并行分布处理等能力,在多变量、强非线性系统的辨识、建模和控制中有明显的优势和应用前景。 

另一类结构智能控制是指采用诸如磁(电)流变液体、压电材料、磁(电)致伸缩材料和形状记忆合金等智能驱动器的主动控制或智能阻尼器的半主动控制。 

结束语

目前， 世界上许多国家开展了结构减震技术与理论的研究，并致力于该技术的推广应用。结构减震控制技术是一门科学性和技术性很强的应用科学，在结构设计中应用减震控制技术， 能很好地减小地震反应从而降低抗震等级， 同时建筑物的总造价增大不多。另外， 随着结构减震技术的发展， 减震系统造价不断减低， 减震房屋的经济效益会越来越突现。结构减震技术代表着未来抗震技术的发展方向， 值得大力推广应用。 

参考文献

减振技术论文例4

引言

斜拉索的有效减振技术，对斜拉桥的安全运营至关重要。理论分析与工程实践均表明，在斜拉索两端安装外置式阻尼器是一种较为有效的减振方式。被动阻尼器对斜拉索的振动控制，由于强烈受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，基于MR阻尼器的拉索半主动控制逐渐兴起。

在MR阻尼器的斜拉索被动控制方面：何旭辉等、周海俊等分别开展了实桥斜拉索人工激振作用下的减振效果试验；王浩等开展了台风激励下斜拉索减振效果实测，证实了苏通大桥斜拉索减振系统的有效性。在MR阻尼器的拉索半主动控制理论研究方面：王修勇等、等与Huang等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阻尼器的斜拉索半主动控制试验研究方面：Duan等、李惠等、christenson等、禹见达等与weber等分别验证了状态微分反馈控制、限界最优控制、LQG-Clipped最优控制、位移延时反馈控制、负刚度控制等算法的减振效果。上述理论与试验研究均表明：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。

现有MR阻尼器均为电磁调节式，需要配置可靠的供电系统，制约了其在桥梁工程中的广泛应用。回收结构的振动能量作为结构振动控制的能量源，是一种极富前景的解决途径。Kim等、sapiflski与蒋学争等分别基于直线电机原理集成了自供电MR阻尼器；关新春等则采用压电能量回收技术构建了自适应MR阻尼器控制系统。

减振技术论文例5

 

0 引言

振动现象是自然界中普遍存在的一种现象，振动问题在工程中是要经常面对地问题，故振动分析已成为各项工程技术研究与设计必不可少的环节。伴随着微电子技术、计算机技术和网络技术的迅速发展及其在电子测量技术领域的应用，测量仪器不断进步，从最初的模拟仪器依次发展到数字化仪器、智能化仪器和最新一代的虚拟仪器。虚拟仪器技术，由用户定义仪器功能，可扩展性强，信号分析及处理能力强。因此，我们设计了以LabVIEW为基础的动力减振实验系统。

1.虚拟仪器技术

1.1虚拟仪器的组成

虚拟仪器以透明的方式把计算机资源(如微处理器、显示器等)和仪器硬件(如A/D、D/A、数字I/O、定时器等)的测量、控制能力结合在一起，通过软件实现对数据的分析处理、表达以及图形化用户接口[1]。这样用户便可以通过友好的图形界面操作这台计算机，就象在操作自己定义、自己设计的一台单个传统仪器一样。

虚拟仪器从功能上划分,可以分为数据采集、数据分析和结果显示三大功能模块；从构成要素讲,它是由计算机、应用软件和仪器硬件组成的；从构成方式讲,则有以DAQ板和信号调理为仪器硬件而组成的PC-DAQ测试系统,以GPIB、VXI、Serial和Fieldbus等标准总线仪器为硬件组成的GPIB系统、VXI系统、串口系统和现场总线系统等多种形式。无论哪种VI系统都是将仪器硬件搭载到笔记本电脑、台式PC或工作站等各种计算机平台加上应用软件而构成的。免费论文参考网。

1.2虚拟仪器的优势

虚拟仪器与传统仪器最大的不同之处在于应用的灵活性和功能的可重构性上。在虚拟仪器中，硬件仅仅是为了解决信号的输入、输出，软件才是整个仪器系统的关键，任何一个使用者都可以通过修改软件的方法，很方便的改变、增减仪器系统的功能与规模。虚拟仪器克服了传统仪器的功能在制造时就被限定而不能变动的缺陷，摆脱了由传统硬件构成一件仪器再连接成系统的模式，为用户提供了一个充分发挥自己的才能和想象力的空间。

2.振动的数学模型分析

工程实际中，大量问题不能简化为单自由度系统的振动问题进行分析，而往往需要简化成多自由度系统才能解决。两自由度系统是最简单的多自由度系统。对系统模型的简化、振动微分方程的建立和求解的一般方法以及系统响应表现出来的振动特性等方面，两自由度系统和多自由度系统没有什么本质区别。因此研究两自由度系统是分析和掌握多自由度系统振动特性的基础。免费论文参考网。两自由度系统的运动形态要由两个独立的坐标来确定，需要用两个振动微分方程描述它的运动。建立振动微分方程最常用的方法就是用牛顿第一定律法则进行分析。

在工程中有许多实际系统都可以简化为图1所示的力学模型图。质体m1和m2用弹簧k2联系，而它们与基础分别用弹簧k1和k3联系。假定两质体只沿铅垂方向作往复直线运动，质体m1和m2的任一瞬时位置只要用x1及和x2两个独立坐标就可以确定，因此，系统具有两个自由度。以ml和m2的静平衡位置为坐标原点，在振动的任一瞬时t，m1与m2的位移分别为xl和x2。在质体m1作用谐激振力Qlsinωt。取加速度和力的正方向与坐标正方向一致，根据牛顿第二定律可分别得到质体ml和m2的振动微分方程：

力学模型的振动微分方程为：

（1）

其受迫振动的振幅为：

（2）

当时，得，。

可见选择动力消振器的固有频率时，ml即保持不动，而m2则以频率作的受迫振动。消振器弹簧在下端受到的作用力在任何瞬时恰好与上端的激振力相平衡，因此使m1的振动转移m2上来。

3.减振实验系统的设计

3.1减振实验系统总体设计

减振技术论文例6

[关键词]核电站；管道振动；技术

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0046-01

在这个能源缺乏的时代，社会经济的飞速发展和人们生活水平的日益提高都要求更多的能源供给。与此同时，传统能源日渐减少且越来越不满足环保要求，而核能作为重要的清洁能源则越来越被各国重视，核电站的应用范围也在不断扩大。而在核电站中，介质主要通过各种大小的管道来运输和做功。高温高压的蒸汽及水通过管道时会有紊乱、冲击及冲刷，从而引起管道的振动，有时甚至超出了设计工况。因此，为了使核电站管道系统更能够满足电站的整体设计运行工况，为了能更安全利用核能，核电站管道的振动问题，包括大管道和小管道，应该更引起我们的重视。

1.浅析核电站管道振动的影响

笔者根据科研和实践经验，对核电站管道振动的基本结构、工作原理、性能要求、技术参数、常见技术故障和维修要点等进行了基本了解和重点介绍，为现代化的众多生产领域的应用推广提供了重要的质量技术控制信息。随着世界各国经济形势的不断变化，我国也在不断加大作为国民经济发展支柱的核电站建设的投入，创新和改进核电站结构的合理设计对确保核电站管道振动技术质量，提升核电站的整体性能，进而提高我国核电站的经济效益以及社会效益十分重要。

2.管道振动技术处理方案

2.1减震器的增加

减震器在核电站管道振动过程中主要是用于抑制弹簧吸震后反弹时产生的震荡，以及其在反弹时出现的路面的冲击。为了防止减震器在经过不平的路面情况时，出现异常的现象，核电站管道振动技术控制人员应当适当增加减震器，吸震弹簧，适当控制弹簧的往复运动，以此抑制这种弹簧过度跳跃。在核电站管道振动过程中，除了要增加减震器还应当合理搭配减震器要与弹簧，使其硬度相搭配。[1]通过推广引震曲轴装置的使用，实现曲轴扭转震动的科学控制。减震器作为核电站管道振动系统中不可或缺的重要组成部分，保障减震器在核电站管道振动系统的稳定性、可靠性和准确性对提升核电站管道振动系统的整体运行质量具有十分重要的。减震器装置的自动校准装置主要组成部分包括计算机、感应器、控制阀等部分。

2.2支架的增加

支架在核电站管道振动过程中是能够起到一定支撑作用的构架。在进行流体输送或液冷核电站管道系统运行过程中，如果支架设计不完善，会导致错误的施工手段和施工方法，核电站内部流体和外部载荷的作用会导致支架发生不同程度的剧烈振动，容易导致核电站的动应力水平严重下降，进而破坏了核电站管道振动系统，严重影响了核电站管道结构的科学配置，容易导致核电站发生一些安全事件，破坏了核电站管道振动的应力。如果在核电站管道振动的回水管上增设H型支架，有利于通过增加支架的数量来实现核电站振动刚度的有效控制。由于核电站管道振动系统管路结构十分复杂，使得支架对振动系统的振动控制比较有利，有利于实现核电站管道振动过程中出现的补偿问题，防止核电站电桥电压出现不稳定。这就使得支架补偿片不能有效发挥作用，影响到核电站振动系统的试件材料，不利于核电站管道振动系统支架温度的合理控制，预试证明核电站管道振动系统补偿片支架的柱体温度能够迅速达到正常管道温度的有效控制，防止导线连接出现问题，实现核电站管道振动系统信号的稳定性，保障整个核电站管道振动测试系统的正常运行。核电站管道振动系统支架应用的广泛性，是核电站运行过程中承受振动压力的主要构件，能够通过支架的顶梁和柱腿实现核电站管道振动的科学控制。虽然支架在核电站管道振动系统检定过程中仍然存在一些障碍，但是技术人员应当对减震温进行定期的校验和维修管理工作。技术人员应当根据支架的整体性能将核电站管道振动系统进行不断优化，在实践中推广支架在核电站管道振动系统中的应用，对实现支架的有效监管和控制具有十分重要的意义。

2.3增加阻尼器

阻尼器是在核电站管道振动系统中，以提供核运动的阻力，耗减核电站管道振动能量的装置。利用增加阻尼器的方式来吸能减震是核电站管道振动系统运行过程中常采用的技术，核电站管道振动能够通过阻尼器实现减振消能的目的。液压粘滞阻尼器在核电站振动结构工程中经历了无数次的实验和多次的严格审查工作，并进果了科学家反复的推理论证，能够有效得使核电站管道振动在高空强风和台风吹拂的情况下防止摇晃等问题的产生。调谐质块阻尼器主要是利用核电站管道振动系统的摆动来减缓核电站的晃动幅度，有利于探查核电站工地预定地附近的地质结构。依据这些资料，为了增加核电站发电过程中振动出现的弹性来避免核电站强烈振动所带来的破坏，良好的阻尼器产生的弹性使得核电站振动系统在面临微风冲击时，能够抵消风力所产生的核电站振动。被动式的电磁阻尼器用于核电站管道振动系统，使得其转子取得了较好的减振效果。这种核电站管道振动系统阻尼器的阻尼所产生的机理是被动的，并且核电站管道振动系统阻尼器的大小根据核电站的大小实现不同的振动控制。挤压油膜阻尼器的总体结构简单、造价低，但是具有更高的可靠性。液压阻尼器在核电站的适用范围比较宽泛，对于核电站管道及设备的抗振动性具有较强的减震抗阻功能，有效控制核电站冲击性的流体振动，有效控制核电站管道振动低幅高频或高幅低频的振动。

3.对管道振动技术处理时的建议

技术人员应当重视核电站管道振动过程中，减震器、支架和阻尼器数量的增加。管道振动技术处理时应当完善减震装置设计的注意事项，比如对于核电站管道振动结构设计应当推广比较合适的消能减振设计方案，可以借鉴日本和美国的核电站管道振动设计经验，最好选择减振基本周期小于110秒的减振装置设计效果，提升核电站管道振动技术方案的整体价值。[2]核电站管道振动技术人员在进行核电站消能减振的过程中，应当将核电站结构假定为刚性，将振动视为一个时间过程，对核电站管道振动力的大小进行准确推定，并选取精准的减震器、支架和阻尼器数量来实现核电站管道振动技术的输入数据，实现对每一刻核电站管道振动反弹能力的细致观测。核电站管道振动技术人员也应当确保核电站高宽比的精确度，以期能够保障核电站消能减振技术设计的科学性和合理性。

4.讨论及发展

核电站管道振动技术人员应当综合分析减震器、支架和阻尼器的不同类型，综合考虑核电站管道振动技术消能减振的速度、位移、主轴部件的不同位置，实现核电站不同基尼数量的计算和确定工作，进而科学分布核电站管道振动技术的设计目标。技术人员要严格按照核电站管道振动技术消能减振的实际要求和具体情况沿着减振的两个主轴方向进行减震系数的设置，提升核电站整体结构的消能减震能力，并根据核电站管道振动技术设计工程的强扩张性构建出科学合理的消能减震受力体系。此外，要重视核电站消能减震设计的质量管理、设计进度管理、安全管理和投资管理这几个方面，积极引导核电站核电站管道振动技术人员不断提升核电站管道结构的消能减震设计技术，提高核电站管道结构消能减震设计的效率和综合竞争力。

5 总结

减振技术论文例7

Abstract: according to the control system and the external energy, structure vibration response information and dynamic load information, the relationship between the structural vibration control can be divided into passive control, active control, the semi-active control and mixed control four categories. This paper discusses the civil engineering structure vibration control technology.

Keywords: civil engineering; Structure; Vibration; Control; technology

中图分类号：K826.16文献标识码：A 文章编号：

结构振动控制技术在机械、宇航、船舶等领域已经得到了广泛应用，而其在土工工程界引起广泛兴趣则始于1972 年美籍华裔学者YaoJ.T.P(姚治平)对结构控制这一概念的首次提出。此后，结构振动控制技术得到了迅速发展，目前已经成为结构工程学科中一个十分活跃的研究领域，被称为土木工程的高科技领域。

一、土木工程结构振动控制的分类

依据是否需要外界能源, 结构控制可分为被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制四类。

1、被动控制

被动控制不需要提供外部能量，而通过减震、隔震装置来消耗或转移振动能量，同时阻止振动在结构中的传播，它具有构造简单、造价低、易于维护且无需外界能源支持等优点而被广泛应用。被动控制主要包括基础隔震、耗能减震和调谐减震。基础隔震就是在建筑物或构筑物基底设置控制机构来隔离地震能量向上部结构传输，使结构振动减轻，避免地震破坏。隔震装置必须具备以下条件：具有较大的变形能力；具有足够的初始刚度和强度；能提供较大的阻尼, 具有较大的耗能能力。目前，常见的隔震装置有夹层橡胶垫隔震装置、滚轴加钢板消能装置、粉粒垫层隔震装置、铅芯滞变阻尼器隔震装置、钢滞变阻尼器隔震装置、

基底滑移隔震装置、悬挂基础隔震装置和摩擦隔震装置等。隔震是发展最快、最早的结构减震控制方法，它在技术上比较成熟，减震效果明显，构造简单，造价经济，理论研究和试验研究成果也比较丰富和完善，是目前大多数减震控制结构所采用的方法。桥梁隔震形式有多种，其中使用最广的是铅芯橡胶支座，隔震支座设置于桥墩与主梁之间。铅芯橡胶支座不仅可以提供很大的初始水平刚度以满足在正常使用荷载作用下只产生小位移，并能自动复位，又能以较小的屈服后刚度来实现期望的隔震效率。

耗能减震技术是把结构物中的某些构件（如支撑、剪力墙等）设计成耗能部件或在结构物的某些部位（节点或连接处）设置阻尼器，在小荷载作用下，耗能杆件和阻尼能处于弹性状态，在强烈地震作用下，耗能装置首先进入非弹性状态，大量消耗输入结构的能量，使主体结构避免进入明显的非弹性状态，从而保护主体结构不受破坏。按照耗能装置的不同，耗能减震体系可分为两类：耗能构件减震体系和阻尼器耗能减震体系。前者包括各种耗能支撑（如方框耗能支撑、圆形耗能支撑、K形偏心耗能支撑等） 和耗能剪力墙（如横缝剪力墙、竖缝剪力墙、周边缝剪力墙和阻尼器剪力墙等）。后者包括摩擦阻尼器、弹塑性耗能器（软钢耗能器、铅挤压阻尼器、记忆合金耗能器等）、粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器等。

调谐减震技术是在主体结构中附加子结构，使结构的振动发生转移，使结构的振动能量在原结构和子结构之间重新分配，从而减小原结构的振动。目前主要的调谐减震装置有调谐质量阻尼器、调谐液体阻尼器、调谐液柱式阻尼器、摆式质量阻尼器、质量泵、液压- 质量控制系统、悬挂结构体系等。

调谐质量阻尼器（TMD）是在结构中设置由质量、弹性元件和阻尼器组成的装置，其减震机理是结构振动时TMD 系统将一部分振动能量吸收从而达到减小结构反应的目的。调谐液体阻尼器（TLD）是一种固定在结构上的具有一定形状的盛水容器，其减震机理是在结构振动时带动容器中的液体晃动，液体波与容器箱壁碰撞而产生控制力，同时液体晃动将吸收一部分能量，这两方面的因素减小了结构的振动反应。

2、主动控制

结构主动控制是利用外部能源( 计算机控制系统或智能材料) , 在结构物受激励振动过程中, 瞬时施加控制力或瞬时改变结构的动力特性, 以迅速衰减和控制结构振动反应的一种减震技术。主要应用于对抗震抗风要求较高, 要求对多振型进行控制的重要建筑和高层建筑、桥梁、特种结构等。结构主动控制技术无疑是一种比较理想的方法, 它对于提高抵抗地面运动不确定性的能力, 直接减小输入的干扰力, 以及在地震发生时连续自动地调整结构动力特性的功能等方面均优于被动控制方法。虽然主动控制已取得一定的理论研究和试验研究成果, 减震效果非常明显有效, 并已在少数工程中试点应用, 但在技术上还有一些问题尚待解决。目前, 尚未步入技术成熟阶段。其主要存在以下问题:

（1）控制系统的硬件和软件的滞后性及有效控制性等问题尚需进一步解决;（2）突发地震时外部能源的正常供应问题;（3）设备的常年维护问题;（4）造价昂贵问题;（5）抗震抗风的同时有效控制问题。主动控制根据控制力是否依赖结构响应或外界激励可分为:闭环控制、开环控制和开闭环控制。目前研究和工程应用较多的是闭环控制。根据控制器的不同, 主动控制又有主动调谐质量阻尼器、主动锚索之分。主动调谐质量阻尼系统是利用传感器时刻监测结构反应( 位移、速度或加速度) , 并根据卡提闭环控制理论,计算机接受传感器信息并瞬时改变状态矢量和反馈矢量得出控制力, 接着电液伺服装置将最优控制力施加于结构, 以控制其运动和变形。主动锚索控制是利用传感器把结构的反应传给计算机, 计算机进行优化分析计算出所需要的控制力, 驱动液压伺服系统, 该系统通过锚索对结构施加控制力, 从而有效地减小结构反应。该装置已被应用到实际结构中, 用于控制风振反应。

3、半主动控制

半主动控制是通过改变结构的动力特性来减震的。1960 年日本Kobor i 最早提出了结构变刚度的概念, 1983 年Hrovat 研究了土木工程结构的半主动控制问题。半主动控制与主动控制相比, 它所需外部能量小得多, 维护要求不高, 更容易实施也更为经济, 而且控制效果又与前者接近, 因此半主动控制具有较大的研究和应用开发价值。常见的半主动控制系统有主动调谐参数质量阻尼系统、可变刚度系统、可变阻尼系统、变刚度变阻尼系统等。

4、混合控制

混合控制是将主动控制和被动控制同时施加在同一结构上的结构减震控制形式。根据所起作用的相对大小来看，可分为主从组合方式和并列组合方式，前者是以某一控制为主控制部件，其它部件通过主要部件对结构进行控制；后者是两种控制各自独立工作而对结构进行控制；近年研究较多的是以被动控制为主、主动控制为辅的主从组合方式。混合控制包括主动质量阻尼系统（AMD）与调谐质量阻尼系统（TMD）或调谐液体阻尼系统（TLD）的混合控制，主动控制与基础隔震的混合，主动控制与耗能减震的混合，液体质量控制系统和主动质量阻尼系统的混合。混合控制将主动控制与被动控制联合应用，可以充分发挥两种控制系统的优点，克服各自的缺点，只需很小的能量输入即可得到很好的控制效果。被动控制由于引入主动控制，其控制效果和调谐范围有了极大的增强；另一方面，主动控制由于被动控制的参与，所需的控制力大大减小，抗震系统的稳定性和可靠性都比单纯的主动控制有所增强。

二、结构振动控制发展趋势及展望

近年来结构的抗震、减振设计概念经历了很大的飞跃，受到了许多领域的专家和学者的高度关注，由被动控制到主动控制，由主动控制到半主动控制和混合控制，进一步向智能化的方向发展，研究对象也从以前的理想状态向实际结构靠近、非线性模型、滞后效应、不确定性因素都逐渐被考虑在内。虽然在理论上和实际应用上已经取得了不少新的成就，但仍存在许多问题有待深入探讨研究：

1、结构控制设计研发寻求耗能少、造价低、构造简单、施工方便、可靠性大的被动控制和主动控制系统控制装置；

2、被动控制装置系统技术已经较为成熟同时在实际工程中已经取得了应用效果，应将其进行系统整理，使其逐步实用化、规范化，以推动其在工程实践中的广泛应用；

3、建立研究结构延性耗能构件的力学模型，通过确定延性耗能构件的强度、耗能指标、受力特性、截面特征、配筋方式及数量等参数的定量关系，进而对附有延性耗能构件的整体结构进行分析，研究出含有新型合理控制装置的结构体系；

4、加强关于混合控制和半主动控制装置的试验研究及工程试点建筑研究，理论分析的试验结果有时会与实际情况存在较大误差，通过试点建筑研究可以检验和保证控制装置的可靠性及实际控制效果，以期达到实用化要求；

5、关于半主动控制和主动控制装置的实验研究以及作动器、传感器的数量、位置和控制参数的优化研究，达到结构振动控制的最理想效果，以实现结构控制“智能化”的要求。

参考文献：

[1] 黄大宇. 结构振动控制的研究进展与展望[J]. 中原工学院学报, 2009,(04) .

[2] 李浩久,强文博,师小燕. 结构振动控制的发展和现状[J]. 四川建筑, 2009,(03) .

[3] 江哲,陈云. 浅谈土木工程结构振动控制技术[J]. 中国新技术新产品, 2010,(12) .

[4] 许海龙. 建筑结构振动控制概述[J]. 山西建筑, 2009,(09) .

减振技术论文例8

中图分类号：P228 文章编号：1009-2374（2015）04-0118-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.0340

工程建筑物在施工过程和运营期间，在外部荷载与内部应力的共同作用下，建筑物本身会发生一定的变形。变形的大小如果超出一定的限值，就会给建筑物的生产和运营带来安全隐患。因此，为保证工程质量和建筑物安全，对建筑物主要构件进行变形监测，分析其动态特性，以此对建筑物的健康做出评估。

资料表明，建筑物的基振频率约为0.1～10Hz。传统的监测工具中，位移传感器的缺点是对于难以接近点无法测量以及对横向位移测量有困难；加速度计对低频振动并不敏感，为获取位移值须对结果进行两重积分处理，导致监测数据精度不高；倾斜传感器必须与其他方法联合作业，监测数据要进行数据融合；激光法测试在被建筑物桥产生晃动时无法捕捉光点；全站仪和精密水准仪采样率低无法达到动态测量的要求；同时，上述监测手段在各测点之间很难做到时间上的同步。

随着GPS技术硬件和软件的发展，已经称为目前测定结构在外界因素下产生的三维静态位移或低频振动的最好的手段。本文在分析GPS动态变形监测特点的基础上，研究了基于希尔伯特-黄变换（HHT）理论的模特识别方法。

1 GPS动态变形监测分析

1.1 GPS动态变形监测技术的优点

相较于传统的测量方法，GPS在动态监测中有很多优点：（1）全天候同步作业工作；（2）GPS监测站间无需通视；（3）监测点三维空间信息；（4）自动化程度高：GPS能够实行无人值守的数据采集、传输进行实时动态监测；（5）可消除或削弱系统误差的影响。动态监测数据处理时，所需要的是监测点相对于基准点之间的变化值或者监测点相较于自身的位置变化值。利用GPS差分技术使得接收机天线的对中误差、整平误差、定向误差、量取天线高的误差等并不会影响动态监测的结果。同样GPS动态监测网中的起始坐标的误差，数据处理中所用的定位软件本身的不完善以及卫星信号在大气层中的传播误差（电离层延迟、对流层延迟、多路径误差等）中的公共部分的影响也可得以消除或削弱。

1.2 GPS动态变形监测数据的特点

GPS测量的是监测点相对于固定基准点的绝对位移量，因此被认为是目前能同时测量建筑物的整体惯性偏移与振动位移的最好方法，但是GPS技术应用于结构动态监测也具有一定缺点如采样率不够高，虽然已经有100Hz采样率的接收机面世，但是还不够普遍，技术还不够成熟。在实际动态监测中，GPS其往往受到信号衍射及多路径效应等多种误差因素的影响。此外，GPS动态监测的位移序列中除具有高频的噪声外，还存在低频的系统性误差，限制了其动态测量的精度和稳定性。GPS动态变形监测数据特征表现为：（1）非线性、非平稳数据；（2）较高的数据采样率，能够反映工程结构物动态变形的细节；（3）含有强噪声；（4）具有多种频率成分叠加的多尺度特征。

因此，在结构动态监测中，研究如何削弱信号衍射误差、多路径效应以及残余对流层延迟误差对GPS动态监测结果的影响，并采用合理的数据处理方法有效地分离各种误差影响，对于提高GPS动态测量的有效性，建立大型建筑物健康监测系统具有重要现实意义。

2 建筑物动态特性分析

在建筑物动态监测及评估系统中，结构的模态参数非常重要，每一个结构都有其固有的模态参数，如固有频率、模态振型和阻尼等。对于一个多自由度系统来说，其自由振动一般是由多种频率的简谐波组合成的复合运动。这些频率都是系统的固有频率。自由度系统的振动微分方程为：

（1）

其中的质量矩阵[M]、刚度矩阵[K]、和阻尼矩阵[C]通常为对称矩阵，通过线性变换，，为由结构各阶振型向量组成的振型矩阵，公式（1）可以写成：

（2）

由于振型的正交性，有：

式中，、和（i=1，2，…，N）分别为结构的第i阶模态质量、模态阻尼和模态刚度，设，代入公式（2）得：

（3）

其中：

， （4）

式（3）与单自由度运动方程具有相同的形式，因此可以用单自由度振动系统的理论与方法，来分析多自由度系统的振动问题。因此的位移响应为：

（5）

根据以上分析，由于基于Hilbert变换的模态参数识别方法只适用于单自由度系统，而对于多自由度系统，必须采用一定的预处理手段从结构响应中提取各阶模态响应。

3 基于分层引入随机减量技术的HHT多自由度模态识别

3.1 基于HHT的模态识别

参考文献[4]对HHT的算法进行了详细介绍。为改善上述混频问题，Z.Wu和N.E.Huang在2005年对HHT的关键技术EMD进行了改进，发展为集成经验模态分解法（EEMD）。利用（EEMD）的自适应分解特性，其能够根据响应信号内含的时间尺度自适应分解信号，且其分解所得本征函数（IMF）具有适用于Hilbert变换进行模态识别。对于具有个频率成分的多自由度系统振动响应信号，通过集成经验模态分解可将其表示为个IMF分量和残余量r（t）之和，即

（6）

根据经验模态分解时空滤波特性，式（6）可以表示为以下形式：

（7）

上式表明原始信号被分解为四个部分。一般来说，通过分解后的信号能量大小可以判断出个IMF分量包含了振动响应信号最重要的信息。因此分解信号包含有表示随机噪声的l阶高频IMF分量；与实际分量一致的个IMF分量；具有较低能量的k个无关IMF分量和与振动趋势相关的余项r。其主要IMF分量应与多自由的系统随机响应下各模态振动响应相对应。由于集成经验模态分解按照时间尺度从小到大的顺序依次分解信号，因此可以利用这种滤波特性削弱信号中高频噪声对随机减量技术的影响。并且根据分解后各分量能量大小剔除无关分解项。对于环境随机激励，EEMD后的结构模态响应，实际上是由自由振动响应和外荷载引起的强迫振动响应两部分组成。因此应用随机减量技术（RDT）提取结构模态自由振动响应为Hilbert法识别模态参数提供有效数据。

3.2 分层引入RDT多自由度系统模态参数识别模型

随机减量技术（RDT）能够根据平稳随机振动信号的平均值为零的性质，消除或减少随机成分，从而获得一定初始激励下的自由响应信号。因此提出分层引入RDT的基于Hilbert-Huang变换的多自由度系统模态参数识别模型。模态识别流程如图1所示：

图1 基于分层RDT的HHT模态识别流程图

4 GPS动态监测在建筑物结构监测中的应用

为了验证上述模型，本文设计了相应的GPS结构动态监测实验。测试时将一台GPS接收机天线安放在距进行动态监测的建筑物不远的地方作为基准站，周围5°以上无反射物和建筑物遮挡，以减少多路径效应的影响。另一台GPS接收机天线安放在待测建筑物楼顶作为流动站，流动站的周围也要求尽量无遮挡物，保证至少可同时接收5颗以上卫星信号。GPS监测数据采用轨迹估计的方法逐历元解算出监测点相对于参考站的坐标。由于采用载波相位双差的数学模型，能够减少卫星轨道和大气误差以及消除卫星与接收机间的钟差。本次试验中设计了振动幅值为0.2cm，固有频率为Hz，Hz。的自由振动响应将模拟的振动响应加载到GPS监测信号上，作为结构振动信号无阻尼自由振动响应并选取选择相关性较好的y方向作为分析数据。从图2中可以看出在强噪声背景的干扰下，这样的结构模态通常不易被识别出来。

针对模拟数据进行EEMD，分解结果及各分量傅立叶频谱如图3，图中c5、c6分别对应着系统两阶模态，c4，c7分别有少量第一、二阶模态分量的泄露，但能量级非常小，不影响数据分析。针对图3中c5存在的模态混叠，是由于EEMD的自适应二进制滤波特性存在着模态重合造成的。从而精确提取表示系统固有模态的IMF，如图4所示，根据多自由度线性系统模态叠加原理和信号EEMD结果的线性组合特性，对提取的各层响应模态分别利用随机减量技术（RDT）获取结构自由振动响应，如图5所示。利用Hilbert变换识别模态参数结果如图6所示。利用上述HHT理论进行模态识别结果为0.5和0.87，与设计频率相吻合并列于表1。

图2 模拟结构振动信号

图3 振动响应EEMD结果（前7个IMF分量）及傅立叶变换

图4 EEMD结果

图5 RDT提取结构自由振动响应

（a）第一阶模态识别结果

（b）第二阶模态识别结果

图6 Hilbert模态识别

表1 HHT识别值与理论值相比较

理论值 HHT识别值

固有频率（Hz） 固有频率（Hz） 阻尼比（%）

第一阶模态参数 0.5033 0.5005 0.0035

第二阶模态参数 0.8700 0.8703 0.0021

5 结语

本文分析了GPS用于建筑物动态监测的优势以及动态监测数据的特点，针对GPS动态监测数据非线性、非平稳的特点，建立了分层引入随机减量技术（RDT）的HHT的建筑物结构模态识别方法。实验数据表明：（1）GPS技术相对于传统测量方法，具有高效、高精度、全天候等优势，这也是GPS技术在越来越多的领域发挥重要作用的主要原因；（2）在结构模态识别之前，利用集成经验模态分解法能够削弱环境噪声信号影响，获取结构的主要模态响应（IMF），对于获取建筑物结构自由振动衰减效应的准确性和稳定性具有明显的作用。

参考文献

[1] 袁东，孙成城，王嘉杨.高层建筑动态变形的GPS检测技术[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2005，28（8）.

[2] 徐佳.基于改进HHT的桥梁结构动态监测模态识别理论与应用研究[D].辽宁工程技术大学，2010.

[3] 胡宗武.工程振动分析基础（修订版）[M].上海：上海交通大学出版社，1999.

[4] N.E，Huang，Z.Shen，S.R.Long，etal.The empirical mode decomposition and Hilbert Spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis [A].Proceedings of the Royal Society of London [C].1998.

[5] Flandrin，P.，P.Gon?alvès，G.Rilling.MD Equivalent Filter Banks， from Interpretation to Applications

减振技术论文例9

我国建筑行业有着悠久的发展历史，在建筑行业不断发展过程中很多新技术和新材料和不断涌现，建筑工程施工技术也取得了很大进步。现阶段，西方发达国家以及开始着手研究高层建筑物的振动控制技术。我国高层建筑工程项目建设数量不断提升，高层建筑工程项目与传统建筑工程项目建设有着较大的差异性，对建筑工程项目的耐久性和稳定性要求更为严格。我国想要促进建筑行业的进一步发展，使得我国建筑水平不断发展到一个新的高度，也需要加强建筑结构隔震、减振和振动控制的研究力度。

1被动控制与主动控制隔震技术分析

隔震技术发展速度很快，属于一种比较典型的建筑结构振动控制就是。但是需要注重的是，现阶段我国建筑领域中对高层建筑工程项目的减振机理还没有形成统一性的认知，相关研究理论还不够丰富，导致高层建筑工程项目隔震结构设计工作开展中缺乏有力的依据，高层隔震结构不能发挥出应用的作用，甚至还会导致高层建筑工程项目应用存在一些不良安全隐患。对于建筑隔震结构而言，高阶振型反应谱加速度的减少量在一定高度反应谱加速度减少量中会超出很多，但是在多层建筑工程项目中，高阶振型的减少量与低层振型并没有存在较大的差异性。（1）被动隔震控制技术。被动隔震控制技术应用中，最为关键的就是基层隔震处理。建筑结构设计人员会在建筑结构的基础部门与上部结构之间进行隔震层的建设，从而有效实现建筑基础与上部结构的有效隔离，降低地震能量的传播成效，提升建筑工程项目的抗震性能，缩减地震能量对建筑主体结构的破坏作用。与传统类型的抗震结构进行综合比较，被动隔震技术的优越性更强，可以使得建筑工程主体结构在地震自然灾害的影响下仍然保持良好的应用安全性，建筑内部中的非结构构件也可以得到保护，还能加强建筑内部众多物品振动的控制力度。地震自然灾害过后建筑工程项目不需要进行大规模的修复工作，只需要对建筑隔震装置进行更换就可以了，加强了建筑工程项目维护检修的便捷性。（2）主动隔震技术分析。主动隔震技术与被动隔震技术相比较要复杂很多，其中需要应用传感器、信号处理器等众多先进设备。在建筑物本身发生振动后，对建筑物施加一定与建筑物振动方向相反的控制力，从而降低振动对建筑结构造成的损害。传感器设备运行会检测建筑物本身的动力响应情况，同时还会对建筑外部的激励作用进行分析，将采集到的信息以数字信号的方式传输到计算机控制中心，计算机控制中心会根据编程输入的算法确定施加力的程度，在能源驱动设备的支持下输出一定的反向力，自动化的对建筑振动反应进行调节，强化建筑的抗震性能。（3）半主动和混合控制技术。半主动隔震控制体系主要是以被动控制技术为主的，通过较小功率的输出，转变被动控制系统的运行参数和实际运行转状态，输出一定的振动控制力，保证建筑结构可以一直处于健康稳定运行状态中，也可以将其称之为参数控制装置。此过程中主要是利用了建筑结构的反应信息，以及建筑结构外部的干扰信息对振动进行有效调控的。

2减振与振动阻尼器控制技术

即将原本施加在建筑结构上的地震能量转移到其它结构和构件中去，实现地震能量的转移和消耗，加强建筑主体结构的保护力度。该项技术实际应用中，地震能量消耗元件与建筑主体结构之间存在着非常紧密联系，可以将地震能量消耗元件看做是建筑主体结构中的重要构成内容，可以将其看作是建筑主体结构的延伸，具体有以下几种操作方式。第一种就是摩擦阻尼设备的应用，将摩擦阻尼设备与建筑主体结构进行有效连接，达到类似于双线性滞回特性的阻尼耗能成效，应用比较广泛的有钢丝绳、螺旋圈阻尼设备等。摩擦阻尼设备自身性能比较优越，可以自动化的进行复位，复位处理时会根据结构本身的刚度性能进行操作。

3结束语

对建筑结构的隔震、减振、振动控制进行探究是具有重要意义的，对促进我国建筑领域发展有着积极影响。建筑结构设计人员还需要不断加强研究力度，丰富相关的理论研究成果，找寻更多有效的建筑结构隔震、减振、振动控制技术，为我国建筑领域实现可持续发展提供良好的技术保障。

作者:孔源 单位:中国烟草总公司合肥设计院

参考文献

减振技术论文例10

1 前言

连续采煤机作为工作面运输，通风巷道的快速掘进设备，成为当今高产高效综采工作面装备中必不可少的设备。由于采煤机工作环境复杂、恶劣，在工作过程中经常遇到不均匀、不连续、不规则和不同性质的煤岩引起采煤机可靠性差，故障率高。尽管不少单位采用计划维修方法，但这种以时间为基础的按计划的维修制度有时由于时机把握的不准确，而造成无效维修。因此应该提高连续采煤机使用和维护的科学性，有效的把握采煤机维修时机，另外连续采煤机的使用矿山要求对采煤机在不影响生产的情况下进行在线检测。因此，将综合了机械、电子、数学、物理、计算机、人工智能等学科精华的现代状态监测与故障诊断技术应用于连续采煤机的故障诊断中，并研究在生产情况下有效的检测故障的方法十分重要。

本文对连续采煤机故障诊断技术中的振动诊断、声学诊断、油液分析、人工神经网络和灰色诊断等方法进行研究，并分析他们的各自的特点和应用。

2 振动诊断法

工程机械状态的振动监测和故障诊断是应用最普遍，最基本的诊断技术。采煤机悬臂齿轮减速箱发生故障时，其振动信号的频率成分和能量的分布会发生不同的变化，通过对其振动信号测量、处理、分析，可以在线监测故障情况。由于振动理论和测量方法已经比较成熟，相应的仪器在国内外都可以买到，仪器价格便宜。

在实际的监测过程中首先要列出可能的振动原因（如减速箱中齿轮和轴承的规格，特征频率等），然后在减速箱上选择合适的若干测点，利用传感器检测信号，通过信号分析处理系统获得信号的特征，进行诊断和预报故障。在实施监测和诊断之前，必须对诊断对象做详细的了解，要掌握机器的运行条件和故障维修的历史资料以及振动异常的形态特征。振动分析法包括时域诊断和频域精密诊断。采煤机减速箱故障原因复杂，形式多样，必须采用时域诊断和频域精密诊断综合诊断。利用时域分析寻找故障位置，利用频域分析寻找故障性质和严重程度。对于获得的信号要进行滤波处理，保留有用的频带信号，去掉不相关的信号，一般使用带通滤波器，保证所需带宽内信号的分析精度，另外，要尽量去除噪声干扰。一般使用相加平均法。

对于连续采煤机应该采用在线监测系统进行连续的监测和计算机辅助诊断，确保设备运转的可靠性，但应该研究开发防爆型的振动监测仪器。

3 油液分析技术

采煤机是采煤工作面的关键机械，长期运行于低速、重载和强冲击的工况下。油液分析技术是一种有效的检测手段，被世界许多先进的采煤大国运用于采煤机的工况监控和故障诊断。

油液分析技术包括油液本身物理化学性能分析和油液中不溶性物质的分析。剂的性能与状态直接影响机器摩擦副的磨损状态，对磨屑与污染物的检测时监测摩擦器副本身工作状态的手段。通过油液分析监测和诊断采煤机故障，无需拆机和安装传感器，可以不停机，不解体的情况下对采煤机进行状态检测和故障诊断。油样分析技术分两大类：一类是油液本身的物理化学性能分析，采用油综合分析检查仪，对使用中的油各项理化指标进行分析；另一类是油液中的不溶性物质的分析技术，也称磨屑检测技术，磨屑检测方法有光谱分析法和铁谱分析法，目前常用的是铁谱分析法。铁谱技术是利用铁谱仪使悬浮于油液中的磨屑按一定的规律依次沉积在透明的谱片上、借助于光学显微镜或扫描镜检测分析磨屑的尺寸、形状、数量、颜色等特征，判断磨屑来源、磨损过程和程度，从而对设备进行监测、故障诊断和失效预报[2]。操作简单，基本不受现场环境和工作条件的限制，有较高的准确率。但对油中非铁系颗粒的检测能力较低，所需设备复杂，检测的规范化不够，需有经验的专业人员完成检测。

利用铁谱分析和油品性能分析技术等油样分析技术对检测采煤机的减速箱中的磨损故障比较有效。振动检测法尽管可以在一定程度上对这类故障进行检测，但有较大的局限性。油样分析技术是检测减速箱故障的有力工具。

4 声学检测法

由于制造、装配和使用等因素，变速器在产生异常振动的同时，向空气中辐射噪声。噪声由两部分组成：一部分是箱体内部零件产生的噪声通过箱体辐射到空气中形成的声音；另一部分是箱体受到激励而产生的振动向空气中辐射的固体声音。空气声和固体声音共同构成了采煤机减速箱的总噪声，当减速箱发生故障时，噪声的频率特性和能量分布会出现不同程度的变化。根据不同零件产生噪声的机理和特征，采用合适的手段对检测的噪声信号进行分析，识别噪声源，就可以对减速箱的故障进行诊断。

声学诊断技术一般包括超声波检测，声发射监视和噪声监测等。超声波检测和声发射监测对诊断减速箱中零件的裂纹比较有效，但这两种方法所需的专业设备价格比较高。一般都采用噪声监测来检测减速箱的故障。

噪声监测一般是通过测量噪声信号的声压和声强，采用频谱分析法和声强分析法来识别噪声源。

从理论上说，凡是可以使用振动诊断的场合都可以使用噪声监测。但在应用中测得的噪声信号包含了大量得干扰信息，这使得噪声监测法得应用受到一定的限制。在监测采煤机的噪声信号时，一定要注意区分干扰信息。可以把噪声监测法作为采煤机故障诊断的辅助方法加以利用。

5 专家系统

采煤机故障诊断技术研究的目的是为了实现采煤机诊断的智能化研制出相应的专家系统。专家系统是一种智能化的计算机程序，它利用专家的经验，知识模拟人类专家在故障监测中的思维方式，对问题做出具有专家水平的结论。一般包括动态知识库、推理机、规则库等构成。

智能诊断专家系统是采煤机故障监测的一个新的领域，有关这方面的研究有待完善。但我们可以把神经网络技术和专家系统集成为一个混合的智能型的智能诊断系统，两者可以相互弥补各自的不足，发挥各自的特点。专家系统与神经网络技术有几种不同的混合集成模式，用户可以根据实际诊断对象和处理问题的不同，适当的选择。可以缩短网络的学习时间，整个系统的推理水平得到提高。构造混合型的智能诊断技术是故障诊断方法发展的必然趋势。

6 结论

采煤机故障诊断目前应用最多的方法是振动诊断法，随着人工神经网络理论方法研究深入，应用人工智能的智能专家诊断系统将得到进一步的发展。当前在采煤机故障检测中取得了一定成果，也有成功实例，但是采煤机工作环境恶劣，结构复杂，检测过程中有很多干扰因素，所以在检测过程中应该多种方法综合使用，来分析采煤机故障。