吉林大学学报(工学版) ›› 2018, Vol. 48 ›› Issue (3): 787-795.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170222

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基于相似理论的三跨桥梁磁流变隔振

李锐1, 张路阳1, 刘琳1, 武粤元1, 陈世嵬2   

  1. 1.重庆邮电大学 汽车电子与嵌入式系统工程研究中心,重庆 400065;
    2.重庆科技学院 数理学院,重庆 401331;
  • 收稿日期:2017-03-10 出版日期:2018-05-20 发布日期:2018-05-20
  • 通讯作者: 陈世嵬(1986-),男,副教授,博士.研究方向:振动控制与智能材料.E-mail:foranother@qq.com
  • 作者简介:李锐(1975-),男,教授,博士.研究方向:智能检测技术与智能结构系统.E-mail:lirui_cqu@163.com
  • 基金资助:
    重庆市杰出青年基金项目(cstc2014jcyjjq40004); 国家自然科学基金项目(11372366,11502038); 重庆市巴渝学者特聘教授项目.

Magneto-rheological vibration isolation for three-span bridge based on similarity theory

LI Rui1, ZHANG Lu-yang1, LIU Lin1, WU Yue-yuan1, CHEN Shi-wei2   

  1. 1.Engineering Research Center of Automotive Electronics and Embedded System, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China;
    2.Academe Math and Physical,Chongqing University of Science and Technology, Chongqing 401331, China
  • Received:2017-03-10 Online:2018-05-20 Published:2018-05-20

摘要: 采用无量纲相似分析法,计算出基于磁流变支座的三跨桥梁与小尺度试验台架的动力学关系,并以该关系为基础来指导试验台架模型的设计。运用Matlab分别对两系统进行动力学理论计算,仿真与试验结果表明:桥梁原型与模拟模型的加速度、位移等具有较好的相似性。进一步根据模型参数,搭建小尺度试验台架,试验结果与理论值基本吻合,桥面振动加速度峰值最大减小42%,位移峰值最大减小36%。表明采用相似理论进行模型试验研究能够揭示出桥梁可控隔振原型的主要隔振性能。

关键词: 机械设计, 桥梁, 无量纲分析, 磁流变支座, 隔振

Abstract: The dimensionless similarity analysis method is adopted to calculate the dynamic similarity relationship between a three-span bridge and a small-scale test bench based on Magneto-rheological Bearing (MRB). On the basis of the relationship, the test bench model s designed. Dynamics of the two systems are calculated by Matlab respectively. Simulation results show that the acceleration, displacement of the prototype and similar models have good similarity. Further, according to the model parameters, a small-scale test bench is built, and the experimental results are in good agreement with the theoretical results. The acceleration peak and displacement peak of the bridge deck can be reduced by 42% and 36%, respectively. Therefore, the model experimental study based on similarity theory can reveal the vibration isolation performance of the controllable prototype.

Key words: mechanical design, bridge, dimensionless analysis, magneto-rheological elastomers bearing, vibration isolation

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  • TH113
[1] 卢凯良,张卫国,吴志君,等. 集装箱起重机减隔震装置及其模型试验[J]. 振动、测试与诊断,2011,31(4):501-506.
Lu Kai-liang,Zhang Wei-guo,Wu Zhi-jun,et al.Anti-seismic device design for container crane and its model test[J]. Journal of Vibration, Measurement & Diagnosis,2011,31(4):501-506.
[2] Ju B X,Yu M,Fu J,et al.A novel porous magnetorheological elastomer: preparation and evaluation[J]. Smart Materials and Structures,2012,21(3):035001.
[3] 王修勇,陈政清,何旭辉,等. 斜拉桥拉索风雨振控制的智能阻尼技术[J]. 振动与冲击,2002,21(3):26-30.
Wang Xiu-yong,Chen Zheng-qing,He Xu-hui,et al.Control of wind-rain-induced vibration of stay cables on cable-stayed bridge using smart damping[J]. Journal of Vibration and Shock,2002,21(3):26-30.
[4] 陈琳. 磁流变弹性体的研制及其力学行为的表征[D]. 合肥:中国科学技术大学工程科学学院,2009.
Chen Lin.The development and mechanical characterization of magnetorheological elastomers[D]. Hefei:School of Engineering Science,University of Science and Technology of China,2009.
[5] 龚兴龙,邓华夏,李剑锋,等. 磁流变弹性体及其半主动吸振技术[J]. 中国科学技术大学学报,2007,37(10):1192-1203.
Gong Xing-long,Deng Hua-xia,Li Jian-feng,et al.Magnetorheological elastomers and corresponding semi-active vibration absorption technology[J]. Journal of University of Science and Technology of China,2007,37(10):1192-1203.
[6] Li Y,Li J,Tian T,et al.A highly adjustable magnetorheological elastomer base isolator for applications of real-time adaptive control[J]. Smart Materials and Structures,2013,22(9):095020.
[7] 李锐,杜鹏飞,徐文韬,等. 基于相似理论的短型浮置板磁流变隔振试验研究[J]. 仪器仪表学报,2014,35(1):200-207.
Li Rui,Du Peng-fei,Xu Wen-tao,et al.Magneto-rheological vibration isolation model experimental study on discrete floating slab based on similarity theory[J]. Chinese Journal of Scientific Instrument,2014,35(1):200-207.
[8] 韩强,杜修力,刘文光,等. 不同地震烈度下隔震连续梁桥模型振动台试验[J]. 中国公路学报,2008,21(6):50-56.
Han Qiang,Du Xiu-li,Liu Wen-guang,et al.Shaking table test of isolated continuous girder bridge model under different earthquake intensity excitations[J]. China Journal of Highway and Transport,2008,21(6):50-56.
[9] 李哲,胡吉全,王东,等. 地震载荷作用下岸桥结构单参数畸变相似模型研究[J]. 振动与冲击,2014,33(20):164-169.
Li Zhe,Hu Ji-quan,Wang Dong,et al.Distortion model of container cranes subjected to seismic load[J]. Journal of Vibration and Shock,2014,33(20):164-169.
[10] Polley M, Alleyne A G.Dimensionless analysis of tire characteristics for vehicle dynamics studies[C]∥Proceeding of the 2004 American Control Conference, Boston,USA,2004:3411-3416.
[11] 冷曦晨,佴磊,亓宾. 桩基承载力模拟试验中相似性问题[J]. 吉林大学学报:地球科学版,2005,35(4):491-495.
Leng Xi-chen,Nie Lei,Qi Bin.Similarity in the simulation test for bearing capacity of pile foundation[J]. Journal of Jilin University (Earth Science Edition),2005,35(4):491-495.
[12] 李锐,牟文俊,陈世嵬,等. 小尺度磁敏弹性体支座的结构设计及性能分析[J]. 仪器仪表学报,2016,37(10):2399-2406.
Li Rui,Mu Wen-jun,Chen Shi-wei,et al.Research on structure design and performance of a small-scale magneto-rheological elastomeric bearing[J]. Chinese Journal of Scientific Instrument,2016,37(10):2399-2406.
[13] 宋彦君,刘寒冰,谭国金,等. 基于应变计的梁式桥位移响应测试方法[J]. 吉林大学学报:工学版,2012,42(增刊1):198-201.
Song Yan-jun,Liu Han-bing,Tan Guo-jin,et al.Displacement response test method of beam bridge based on a strain gauge[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition),2012,42(Sup.1):198-201.
[14] 黄俊明,周孔亢,徐兴,等. 空气悬架固有频率试验研究及理论分析[J]. 机械工程学报,2011,47(14):114-119.
Huang Jun-ming,Zhou Kong-hang,Xu Xing, et al.Theoretical analysis and test research of eigen-frequency of air suspension[J]. Journal of Mechanical Engineering,2011,47(14):114-119.
[15] 高欣,吴晓伟,田俊. 轻骨料混凝土剪力墙非线性有限元模型的构成及影响其抗震性能的因素[J]. 吉林大学学报:工学版,2015,45(5):1428-1435.
Gao Xin,Wu Xiao-wei,Tian Jun.Structure of nonlinear finite element model of lightweight aggregate concrete share wall and the factors affecting seismic performance[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition),2015,45(5):1428-1435.
[1] 惠迎新,毛明杰,刘海峰,张尚荣. 跨断层桥梁结构地震响应影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1725-1734.
[2] 毕秋实,王国强,黄婷婷,毛瑞,鲁艳鹏. 基于DEM-FEM耦合的双齿辊破碎机辊齿强度分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1770-1776.
[3] 朱伟,王传伟,顾开荣,沈惠平,许可,汪源. 一种新型张拉整体并联机构刚度及动力学分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1777-1786.
[4] 刘建芳, 王记波, 刘国君, 李新波, 梁实海, 杨志刚. 基于PMMA内嵌三维流道的压电驱动微混合器[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1500-1507.
[5] 毛宇泽, 王黎钦. 鼠笼支撑一体化结构对薄壁球轴承承载性能的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1508-1514.
[6] 王涛, 伞晓刚, 高世杰, 王惠先, 王晶, 倪迎雪. 光电跟踪转台垂直轴系动态特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1099-1105.
[7] 贺继林, 陈毅龙, 吴钪, 赵喻明, 汪志杰, 陈志伟. 起重机卷扬系统能量流动分析及势能回收系统实验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1106-1113.
[8] 谢传流, 汤方平, 孙丹丹, 张文鹏, 夏烨, 段小汇. 立式混流泵装置压力脉动的模型试验分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1114-1123.
[9] 孙秀荣, 董世民, 王宏博, 李伟成, 孙亮. 整体抽油杆柱在油管内空间屈曲的多段式仿真模型对比[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1124-1132.
[10] 吉野辰萌, 樊璐璐, 闫磊, 徐涛, 林烨, 郭桂凯. 基于MBNWS算法的假人胸部结构多目标优化设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1133-1139.
[11] 刘坤, 刘勇, 闫建超, 吉硕, 孙震源, 徐洪伟. 基于体外传感检测的人体站起动力学分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1140-1146.
[12] 刘志峰, 赵代红, 王语莫, 浑连明, 赵永胜, 董湘敏. 重载静压转台承载力与油垫温度场分布的关系[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 773-780.
[13] 曹婧华, 孔繁森, 冉彦中, 宋蕊辰. 基于模糊自适应PID控制的空压机背压控制器设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 781-786.
[14] 郑一峰, 赵群, 暴伟, 李壮, 于笑非. 大跨径刚构连续梁桥悬臂施工阶段抗风性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 466-472.
[15] 魏志刚, 刘寒冰, 时成林, 宫亚峰. 考虑桥面铺装作用的简支梁桥横向分布系数计算[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 105-112.
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  Discussed   
[1] 郭孔辉;王爽;丁海涛;张建伟 . 后悬架非对称式橡胶衬套弹性耦合特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(06): 1225 -1228 .
[2] 刘松山, 王庆年, 王伟华, 林鑫. 惯性质量对馈能悬架阻尼特性和幅频特性的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 557 -563 .
[3] 初亮, 王彦波, 祁富伟, 张永生. 用于制动压力精确控制的进液阀控制方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 564 -570 .
[4] 李静, 王子涵, 余春贤, 韩佐悦, 孙博华. 硬件在环试验台整车状态跟随控制系统设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 577 -583 .
[5] 朱剑峰, 林逸, 陈潇凯, 施国标. 汽车变速箱壳体结构拓扑优化设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 584 -589 .
[6] 胡兴军, 李腾飞, 王靖宇, 杨博, 郭鹏, 廖磊. 尾板对重型载货汽车尾部流场的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 595 -601 .
[7] 王同建, 陈晋市, 赵锋, 赵庆波, 刘昕晖, 袁华山. 全液压转向系统机液联合仿真及试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 607 -612 .
[8] 张春勤, 姜桂艳, 吴正言. 机动车出行者出发时间选择的影响因素[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 626 -632 .
[9] 马万经, 谢涵洲. 双停车线进口道主、预信号配时协调控制模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 633 -639 .
[10] 于德新, 仝倩, 杨兆升, 高鹏. 重大灾害条件下应急交通疏散时间预测模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 654 -658 .