结构-TMD耦合系统的结构模态参数及TMD物理参数识别理论与试验研究

Field adjustment of TMD is an effective measurement to ensure the efficiency of TMD. Accurate identification of the structural modal parameters and TMD physical parameters for structure-TMD coupled system after the installation of TMD is necessary to field adjust TMD. However, traditional parameter identification method identifies the modal parameters of the structure-TMD coupled system rather than the structural modal parameters and TMD physical parameters. To realize field adjustment of TMD, in this program, a new method has been studied to identify structural modal parameters and TMD physical parameters of the structure-TMD coupled system. Firstly, the state space model of single modal structure and TMD coupled system is estimated by using the estimated modal parameters of the real structure and TMD coupled system and model reduction technique. Then, the estimated state space model is used to identify structural modal parameters and TMD physical parameters. Based on detailed studies, a technique to identify structural modal parameters and TMD physical parameters of the structure-TMD coupled system is developed. It is of great significance for this technique to promote the application of TMD and improve the control efficiency of TMD.

TMD现场调试是保证TMD减振效率的重要手段。准确识别安装TMD后的结构-TMD耦合系统的结构模态参数和TMD 物理参数是TMD现场调试的必需条件，然而，现有的参数识别方法只能识别耦合系统的模态参数，无法通过耦合系统的动力响应识别被控结构模态参数和TMD物理参数。为了实现TMD现场调试，本项目将开展结构-TMD耦合系统的被控结构模态参数和TMD物理参数识别理论与试验研究。该方法首先利用识别的耦合系统模态参数和模型减缩技术构造单模态结构和TMD耦合的状态空间模型；然后，利用该状态空间模型识别结构模态参数和TMD物理参数。研究成果将建立一套完整的结构-TMD耦合系统的结构模态参数和TMD物理参数识别技术，为TMD现场调试提供全面、准确的参数，保障TMD的减振效率，具有广阔的应用前景。

调谐质量阻尼器（TMD）现场调试是保证TMD减振效率的重要手段。本项目针对TMD现场调试中必需的基于耦合系统动力系统的结构被控模态参数和TMD物理参数识别，提出了基于耦合系统动力响应的结构被控模态参数和TMD物理参数识别方法，该方法首先利用识别的耦合系统模态参数和模型减缩技术构造单模态结构和TMD耦合的状态空间模型；然后，通过系统识别方法获得识别的状态空间模型，最后通过对比分析理论状态空间模型和识别的状态空间模型，得到结构被控模态参数和TMD模态参数参数。通过系统的数值分析，验证了提出的参数识别方法切实可行，分析了TMD动力参数偏离、结构多模态振动、噪声等因素对参数识别精度的影响，研究结果表明：提出的方法能准确识别结构和TMD的频率，质量比、结构阻尼比和TMD阻尼比识别会受到各因素的影响，识别精度较高，满足TMD现场调试的精度要求。通过实验室试验研究，进一步验证了提出方法的切实可行且具有较高的识别精度。针对工程实践中的TMD存在摩擦作用和大摆角等非线性特征，开展了数值仿真分析，当TMD摩擦作用和摆角控制在一定范围内时，识别的相关参数具有较高的精度，表明该方法具有较好的工程应用前景。在厦门市数座人行桥TMD减振项目上开展了基于耦合系统动力试验的参数识别试验，取得了较为理想的试验结果，进一步表明研究成果具有较高的工程应用价值。