带碰撞的MRE变刚度TMD对海上浮式风机半主动控制研究

来源：振动与冲击杂志2025年第16期北京时间：

作者：李书进sjli@whut,，杨益博，赵源，王瑞勃

单位：1.武汉理工大学土木工程与建筑学院，武汉430070;2.武汉理工大学三亚科教创新园，海南三亚572025

摘要：考虑到海上浮式风机(floating offshore wind turbine，FOWT)因存在整体晃动导致背景响应强烈，在频域上有时表现为激励主导，会随载荷频率的变动而变化，在使用传统调谐质量阻尼器(tuned mass damper，TMD)对其进行振动控制时出现频率失调，效果不佳等现象，该研究设计并提出了一种带碰撞的磁流变弹性体变刚度调谐质量阻尼器(magnetorheological elastomer-pounding tuned mass damper, MRE-PTMD)对FOWT实施半主动控制。在该装置中，利用MRE的刚度可调特性，通过半主动控制技术实现阻尼器频率的实时调节，保持对FOWT结构的最优控制，同时引入限位挡板对MRE材料加以保护并实现碰撞耗能。以驳船型FOWT为例建立了包含控制装置的17自由度动力方程，对其在风浪联合作用下的减振性能及参数影响进行了研究，并与传统TMD进行了对比。结果表明，所提控制装置能通过对结构响应的实时跟踪适时调节阻尼器的控制参数，相比传统TMD有更佳的减振性能和适应性。参数分析表明，增大阻尼器质量比是提升MRE-PTMD工作性能的有效途径，通过对阻尼器质量比及碰撞参数的合理设计可在不过多影响减振效果下实现对MRE的保护及装置小型化。<br>

关键词：海上浮式风机(FOWT)；半主动控制；调谐质量阻尼器(TMD)；磁流变弹性体(MRE)；碰撞耗能