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《机械工程概论论文200709020046张鸿川.》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、机械工程概论论文初探海洋平台振动控制姓名：张鸿川学号：200709020046队别：九院四大队四队海洋平台振动控制浅析摘要：综合评述了海洋平台和工程结构的基础隔振、耗能减振和振动控制研究与应用领域的新进展。在此基础上,指出基础隔振和耗能减振技术已相对比较成熟。半主动控制综合了主动控制和被动控制的优点,具有广阔的应用前景;平台内部机械设备的振动会引起平台的剧烈振动乃至破坏。关键词：海洋平台 振动控制 研究现状为了适应社会的发展和确保能源的供给,我国建造了许多海上石油平台。平台建筑在环境恶劣的海洋中,因此会受到各
2、种载荷的作用。引起平台振动和破坏的载荷主要有:地震、波浪、风力、冰载及平台上的机器和设备。平台受到多种载荷的耦合作用,平台结构将产生剧烈振动。轻者让工人产生恐慌,重者会导致平台结构的疲劳破坏,造成平台倒塌的灾难。为了提高平台的可靠性和安全性,平台振动控制成为海洋工程技术人员的热门课题。已开始从理论和试验研究、方案设计结合实际工程的分析研究向工程试点和应用发展。许多隔振、减振技术已取得了巨大的社会和经济效益。笔者在查阅有关文献资料的基础上,对海洋平台结构的隔振、减振和振动控制技术做概要的简述。基础和结构隔振技术
3、的研究与应用 振动隔离简称隔振,是消减振动危害的重要途径之一。按振动传递的方向,隔振可以分为2类:主动隔振和被动隔振。前者是减小由物体扰动而引起的振动,目的是隔离振源对基础的危害;后者是减小基础运动而引起的振动,目的是隔离响应。两者概念虽然不同,实施方法却是一样的。都是在振源和减振体之间插进弹性隔振体,依靠它的变形减轻振源对减振体的激励。工程上常用的隔振形式有隔振器和隔振体系。隔振器形式非常多,如橡胶隔振器、金属弹簧、G型隔振器、空气弹簧、软木、泡沫橡胶等。隔振体系就是综合运用多种形式的隔振器进行减振的结构
4、体系,常用的有叠层钢板橡胶支座隔振体系、摩擦摆体系等,以上隔振方式的特点是将隔振器置于物体和基础之间,作为弹性支撑,通过合理的参数选择达到减振的目的。磁悬浮隔振系统则是将物体与基础之间无接触隔开,利用电流来控制电磁力,使振动频率迅速衰减,达到隔振效果。这种隔振体系比传统的隔振系统衰减幅度大,效果可靠,而且设计和控制方式灵活,只需调节控制刚度就可得到不同的隔振效果。耗能减振技术耗能减振是将振源输入结构的能量引向特别设置的机构或元件加以吸收和耗散,以保护主体的安全。这种方式比传统的依靠结构本身耗散能量的方式显然强
5、得多。但是,耗能元件往往是主体不可分割的一部分,不能完全避免主体结构出现弹塑性变形,因而不能完全脱离延性结构的概念。材料阻尼减振材料阻尼主要是应用材料的应力2应变滞后的特性进行振动能量的消耗。在1个应力循环过程中,加载期间外界对材料所做的功大于卸载期间材料放出的能量,材料把一部分能量转换成热能而消耗掉。根据材料的强度、质量和成本,选择阻尼性能好的材料来制造平台是减小振动的一个方法。一般来讲,高强度的金属阻尼性能很低,相反,阻尼性能好的材料,常常强度低而且昂贵。同时,材料的阻尼受温度和振动频率的影响很大。因此,
6、在设计平台结构时应该合理选择各部分的材料。阻尼器减振阻尼器减振措施是在平台原结构上并联或串联1个阻尼器从而获得具有接近双线性滞回特性的阻尼耗散效果。常用的阻尼器包括摩擦阻尼器、软钢和合金阻尼器、铅阻尼器、粘滞流体阻尼器、粘弹性阻尼器等。常用的摩擦阻尼器有简单摩擦阻尼器、pall摩擦阻尼器、钢丝绳摩擦阻尼器、螺旋圈式阻尼器、筒式滑块锁紧阻尼器及拟粘滞摩擦耗能阻尼器。这些阻尼器都可以利用普通的材料制造,结构和加工工艺相对简单,适合在多层和高层土木建筑结构中使用。摩擦阻尼器本身没有自动复位功能,只能依靠结构本身的刚
7、度复位。由于其锁紧力固定不变,因此只能对较窄的振动频率起到减振效果。为了扩大其减振频率范围,可以将多个摩擦阻尼器联合使用,组成多级摩擦阻尼器。筒式滑块锁紧阻尼器能使摩擦力随滑动位移线性增加,并且具有一定的自复位功能,适应性较强,但是结构复杂,价格比较贵。软钢和合金阻尼器、铅阻尼器都属于弹塑性阻尼器,具有丰满的滞回特性,可以串联在平台支撑结构中,也可以设置在平台相对变形较大的部位,主要用来抵抗地震激励下的振动。主动控制主动控制是应用现代控制技术,对输入的振动和结构响应实现联机实时观测跟踪乃至预测,再按照分析结果
8、应用伺服加力装置对机构施加控制力,实现自动调节,使结构的振动响应控制在允许的范围之内,达到保护结构和设备免遭损伤的目的。主动控制有开环控制与闭环控制2种形式。开环控制中控制器的控制规律是按预定的要求设置好的，与受控对象的振动状态无关。闭环控制中的控制器是按照受控对象的振动反馈信息工作的,因此减振效果要比开环控制好。总之,主动控制可在很大频率范围内有效抑制振动。但对于尺寸和载荷都很大的结构来讲,主动控
