مثبط الكتلة المضبوط (TMD)

1. تعريف المنتج
مثبط الكتلة المضبوط (TMD لفترة قصيرة) هو جهاز تخفيض الاهتزاز تحت البنية متصل بالهيكل الرئيسي. يمتص ويتبدد طاقة الاهتزاز الهيكلي من خلال التأثير التعاوني للكتلة الجماعية والربيع والمثبط ، وبالتالي قمع استجابة الاهتزاز للهيكل الرئيسي.

2. المكونات الأساسية

• وحدة الكتلة: يولد قوة بالقصور الذاتي لتطبيق قوة التحكم على الهيكل الرئيسي. عادة ما يكون مصنوعًا من مواد عالية الكثافة (مثل الرصاص أو الصلب) ، ويمكن ضبط الكتلة. الكتلة هي الجزء الأساسي من مثبط TMD ، وحجم الكتلة له تأثير حاسم على تأثير التخميد ، والذي يمكن تعديله حسب الحاجة لمطابقة التردد الطبيعي للهيكل.
• وحدة الربيع: تستخدم لتوصيل كتلة الكتلة والهيكل الرئيسي ، وضبط تردد الاهتزاز الطبيعي لـ TMD لمطابقة تردد الوضع المستهدف للهيكل الرئيسي ، والتأكد من أن الكتلة الكتلة يمكن أن تنتج حركة عكسية مقابلة عندما تهتز الهيكل ، وتوفير قوة إعادة ضبط. يتم استخدام الينابيع المعدنية أو الينابيع المطاطية في الغالب.
• وحدة المثبط: تستخدم لاستهلاك طاقة الحركة النسبية بين كتلة الكتلة والهيكل الرئيسي ، وتمنع تراكم الطاقة في النظام من التسبب في اهتزاز أكبر ، والحد من إزاحة TMD. تشمل الأنواع الشائعة مخمدات لزج ، أو مخمدات الاحتكاك ، أو مخمدات المعادن.

3. المزايا الوظيفية

• تقليل الاهتزاز عالي الكفاءة: يمكن أن يقلل من ذروة تسارع الاهتزاز الهيكلي بأكثر من 70 ٪.
• التردد القابل للتعديل: التكيف مع خصائص الاهتزاز للهياكل المختلفة عن طريق تحسين المعلمات (نسبة الكتلة ، ونسبة التردد ، ونسبة التخميد).
• التثبيت المريح: يمكن تثبيته بشكل مستقل في الجزء العلوي من الهيكل ، بين الطبقات ، أو أقل من المكونات طويلة المدى دون تعديل كبير للهيكل الرئيسي.
• قابلية للتكيف الواسعة: مناسبة للتحكم في الاهتزاز في الرياح أو الزلزال أو الاهتزازات الناجمة عن الإنسان في هياكل مختلفة مثل المباني الشاهقة ، والممرات الطويلة ، والجسور ، ومؤسسات المعدات.

1. آلية تقليل الاهتزاز
عندما يهتز الهيكل الرئيسي بسبب الإثارة الخارجية (مثل الرياح أو الزلزال أو نشاط الحشد) ، ينتج TMD حركة نسبية مقابل الهيكل الرئيسي بسبب القصور الذاتي. تعمل القوة بالقصور الذاتي الناتجة عن اهتزازها على الهيكل الرئيسي من خلال الربيع والمثبط ، مما يشكل تأثير "امتصاص الاهتزاز الديناميكي". الأداء المحدد هو:

• تغلب وحدة الربيع على تردد الاهتزاز الطبيعي لـ TMD إلى التردد المستهدف للهيكل الرئيسي لإنتاج تأثير الرنين ، مما يؤدي إلى نقل طاقة الاهتزاز للهيكل الرئيسي إلى TMD.
• تبدد وحدة المثبط الطاقة التي تمتصها TMD ، مما يقلل في نهاية المطاف من سعة الاهتزاز للهيكل الرئيسي.

2. النموذج النظري
 

أين:
M1 ، M2: كتلة الهيكل الرئيسي و TMD ؛
K1 ، K2: تصلب الهيكل الرئيسي و TMD Spring ؛
Y1 ، Y2: إزاحة الهيكل الرئيسي و TMD ؛
C: معامل التخميد من TMD ؛
P (T): الإثارة الخارجية (مثل الحمل التوافقي (psinώt)).

3. تحسين المعلمة الرئيسية
 

1. نسبة الكتلة (μ): μ=m2/m1 ، القيمة الموصى بها هي 0.005 ~ 0.03. إن نسبة الكتلة الأكبر تجعل نطاق تردد تقليل الاهتزاز أوسع ، ولكن يجب النظر في حد الحمل للهيكل الرئيسي.
2. نسبة التردد الأمثل (Δ_opt): Δ_opt =، لمطابقة تردد الاهتزاز من TMD مع تردد الهيكل الرئيسي.
3. نسبة التخميد الأمثل (ζ_opt): ζ_opt =، لضمان كفاءة عالية.

1. معلمات النموذج التقليدية
 

2. تصميم المعلمات المخصصة

• نطاق ضبط التردد: 0.1 ~ 10.0 هرتز (يمكن تعديله بدقة وفقًا للتردد الطبيعي للهيكل الرئيسي).
• تعديل نسبة التخميد: 0.02 ~ 0.2 (تم تحسينه حسب نوع المثبط ولزوجة السائل التخميد).
• نماذج التثبيت: النوع المعلق ، النوع المدعوم ، النوع المضمن (تم اختياره وفقًا للمساحة الهيكلية).

3. نطاق المعلمة العامة

4 ، فحص

1. مزايا الأداء

• كفاءة تقليل الاهتزاز العالية: بالنسبة للوضع المحدد للهيكل الرئيسي ، يمكن تقليل استجابة الاهتزاز بنسبة 40 ٪ ~ 80 ٪ ، وتلبية مواصفات راحة المبنى (مثل التسارع العمودي أقل من أو تساوي 0.15 متر/ثانية).
• متانة قوية: لديها قدرة معينة على التكيف مع تقلبات المعلمة الهيكلية (مثل تدهور الصلابة وتغيير الكتلة). يمكن أن يؤدي المثبط الشامل المضبوط (MTMD) إلى توسيع نطاق تردد تقليل الاهتزاز.

2. الابتكارات الفنية

• TMD النشط (ATMD): مدمج مع المستشعرات والمشغلات ، يمكنه ضبط قوة التحكم في الوقت الفعلي ، مناسبة لظروف الحمل القوية أو الحمل المعقدة (مثل ATMD القائم على التحكم في PID في الوثيقة 3 ، مما يحسن تأثير تقليل الاهتزاز بنسبة 20 ٪ ~ 30 ٪).
• تصميم النموذج المادي: تحسين التفاصيل الهيكلية بناءً على تحليل العناصر المحدودة (مثل ANSYS) ، مع الأخذ في الاعتبار العمل التعاوني للكتلة الشاملة والربيع والمثبط ، وهو أقرب إلى ظروف العمل الفعلية من نموذج الجسيمات التقليدي.

3. الاقتصاد

• ميزة التكلفة: بالمقارنة مع التعزيز الهيكلي التقليدي ، يتم تخفيض التكلفة بنسبة 30 ٪ ~ 50 ٪ ، وخاصة مناسبة لتحويل الاهتزاز للمباني الموجودة.
• حياة الخدمة الطويلة: عمر التصميم للمكونات الرئيسية (كتلة جماعية ، ربيع) أكبر من أو تساوي 50 عامًا ، يمكن استبدال المثبط ، وتكون تكلفة الصيانة منخفضة.

1. هندسة البناء

• المباني الشاهقة: تحكم في التسارع العلوي الناجم عن اهتزاز الرياح وتحسين الراحة المعيشية.
• الهياكل الطويلة الإسبانية: التحكم في الاهتزاز الناجم عن الإنسان للممرات الطويلة والأسطح.
• أنظمة الأرضيات: السيطرة على اهتزاز المشي في مبنى المكاتب وأرضيات مراكز التسوق لحل مشكلة "الاهتزاز الخطوة".

2. جسر هندسة

• الجسور ذات الإقامة الكبلية وجسور التعليق: قمع الرفرفة الناتجة عن الرياح واهتزاز دوامة.
• جسور المشاة: منع الرنين الناجم عن المشي الكثيف الحشد وضمان السلامة المرورية.

3. المعدات الصناعية

• أسس معدات الطاقة الكبيرة: امتصاص الاهتزازات الناتجة عن تشغيل الماكينة وحماية دقة المعدات والهياكل المحيطة.
• أنظمة خطوط الأنابيب: قمع الاهتزازات الناتجة عن نبض السوائل وتقليل تلف التعب.

1. عملية التثبيت

• تحليل حالة العمل: تحديد التردد الطبيعي وشكل الوضع وموضع الاهتزاز غير الموات للبنية الرئيسية من خلال التحليل المشروط.
• تصميم المعلمة: تحسين معلمات TMD وفقًا لنسبة الكتلة ونسبة التردد ، وتحديد عدد المنشآت وموضعها.
• التثبيت الثابت: إصلاح قاعدة TMD على الحزم الهيكلية أو الأعمدة أو الدعم بمسامير عالية القوة أو اللحام لضمان تصلب الاتصال.
• تصحيح الأخطاء والقبول: اختبر حالة عمل TMD من خلال المثير ، وضبط معلمات المثبط لتحقيق أفضل تأثير لخفض الاهتزاز.

2. نقاط الصيانة

• التفتيش المنتظم: فحص ضيقة الترباس ، وتشوه الربيع ، وتسرب الزيت المثبط كل عامين.
• استبدال المثبط: استبدل المثبط في الوقت الذي تتحلل فيه قوة التخميد بأكثر من 20 ٪ (عادة ما تكون عمر الخدمة 10 ~ 15 سنة).
• إعادة تعيين المعلمة: إذا تم تعديل الهيكل الرئيسي (مثل إضافة الأرضيات أو تقليل الوزن) ، فأعد تقييم وضبط معلمات TMD.

• مطابقة المعلمات: يجب ضبط معلمات TMD بدقة مع الهيكل الرئيسي لتجنب تقليل تأثير تقليل الاهتزاز أو حتى تضخيم الاهتزاز بسبب عدم التوافق في التردد.
• مساحة التثبيت: احجز مساحة حركة كافية لـ TMD (السكتة الدماغية أكبر من أو تساوي ± 50 مم) لتجنب الاصطدام مع مكونات أخرى.
• القدرة على التكيف البيئي: يجب أن يتم اختيار الطلاء المضاد للتآكل (مثل الطلاءات سبيكة الزنك نيكل) في البيئات الرطبة ، وينبغي اختيار سائل التخميد المقاوم للدرجات الحرارة العالية (مقاومة درجة الحرارة أكبر من أو تساوي 120 درجة) في أماكن عالية الحرارة.
• التكرار السلامة: بالنسبة للهياكل المهمة (مثل مشاريع شريان الحياة) ، يوصى بإعداد TMD في وضع الاستعداد أو أنظمة ضبط متعددة لتحسين الموثوقية.

1. الحد من الاهتزاز لممر البناء التجاري

• المشكلة: يكون تردد الاهتزاز الطبيعي العمودي لممر SPAN 36M هو 2.92 هرتز ، وتسارع الذروة تحت حمولة المشاة 0.225 متر/ثانية ، ويتجاوز متطلبات المواصفات (أقل من أو يساوي 0.15 م/ثانية ²).
• الحل: تثبيت 1 TMD (الكتلة 1521 كجم ، تصلب 511.39KN/M ، معامل التخميد 2.389KN · S/M).
• التأثير: يتم تخفيض تسارع الذروة إلى 0.052 متر/ثانية مربع ، بانخفاض قدره 76.89 ٪ ، ويتم تعديل تردد الاهتزاز الطبيعي إلى 2.78 هرتز ، وتوفي متطلبات الراحة.

2. التحكم في اهتزاز الرياح للمباني الشاهقة

• المشروع: مبنى مكاتب شاهق 200 متر مع تسارع أعلى قدره 0.18 متر/ثانية تحت اهتزاز الرياح (الحد الأقصى للمواصفات 0.15m/s²).
• الحل: تثبيت 4 MTMDs في الطابق العلوي (يمثل إجمالي الكتلة 0.5 ٪ من الكتلة الهيكلية) ، مع تغطية تردد 1.2 ~ 1.8 هرتز.
• التأثير: يتم تقليل التسارع العلوي إلى 0.12 متر/ثانية ، ويتم تقليل استجابة اهتزاز الرياح بنسبة 33.3 ٪ ، وليس لدى الموظفين الداخليين أي ضجة كبيرة تهتز.

• الاستشارات والتصميم: توفير تحليل الاهتزاز الهيكلي ، وتحسين معلمة TMD ، وتصميم المخطط ، ودعم محاكاة العناصر المحدودة (مثل ANSYS ، YJK).
• الإنتاج المخصص: تخصيص مواصفات TMD وفقًا لاحتياجات المشروع ، وتوفير النمذجة ثلاثية الأبعاد واختبار النموذج المادي.
• التثبيت والتصحيح: فريق محترف للتثبيت في الموقع ، مزود بنظام مراقبة الاهتزاز لتحسين تأثير تقليل الاهتزاز في الوقت الفعلي.
• ضمان ما بعد البيع: توفير ضمان لمدة 5 سنوات ، ودعم صيانة مدى الحياة ، وزيارات عودة منتظمة للكشف عن حالة المعدات.

الوسم : مثبط الكتلة المضبوط (TMD) ، مصنّعو المصنعين والموردين, طاقة الاهتزاز, محسّن الاهتزاز, المنتجات ذات الصلة بالاهتزاز, مستشعر الاهتزاز, معيار الاهتزاز, ترقية الاهتزاز