Chương 3 Bộ hấp thụ dao động bán chủ động
1.8 Thiết bị cản nhớt từ lưu biến
cách thay đổi điện từ trường liên tục, chúng ta có thể tạo ra thiết giá trị có cản nhớt thay đổi giống như trong phương trình (1.1).
Một trường hợp đặc biệt của thiết bị cản nhớt biến thiên liên tục đó là thiết bị cản nhớt dạng tắt bật, khi đó lỗ van phụ chỉ có hai trạng thái: mở hồn tồn và đóng hồn tồn hoặc điện từ trường cũng có hai trạng thái: tắt và mở. Thiết bị cản tắt bật này được sử dụng rộng rãi bởi vì hai lý do. Thứ nhất nó là thiết bị dạng đơn giản nhất nên dễ dàng chế tạo. Thứ hai là thuật toán điều khiển sẽ dễ dàng thực hiện mà khơng cần phải q bận tâm về tính phi tuyến của thiết bị.
Đã có rất nhiều nghiên cứu đề xuất các thuật tốn điều khiển cho thiết bị cản nhớt dạng tắt bật như điều khiển sky-hook, điều khiển ground-hook, điều khiển clipped on-off, điều khiển on-off Lyapunov hoặc điều khiển bang-bang [22]. Tuy nhiên các thuật tốn này đều khơng thích hợp với các TMD sử dụng lực qn tính Coriolis bởi vì TMD dạng này hoạt động khác với các TMD tuyến tính thơng thường. Vào năm 2012, tác giả Lã Đức Việt [54] đã đề xuất một thuật toán điều khiển mới cho thiết bị cản dạng tắt bật mà có thể áp dụng cho TMD sử dụng lực quán tính Coriolis. Trong luận án này, nghiên cứu sinh sẽ sử dụng thuật toán này để đưa ra các quy luật điều khiển đối với các loại TMD đã đề cập ở phần đầu chương: TMD kinh điển, TMD nối nền, TMD cho kết cấu con lắc.
Bộ hấp thụ dao động dạng thụ động
Bộ hấp thụ dao động TMD (Tuned Mass Damper) hay còn gọi là DVA (Dynamic Vibration Absorber) bản chất là một hệ tích hợp giữa khối lượng, lị xo với các bộ hấp thụ dao động lắp trong khác như bộ hấp thụ dao động đàn nhớt hoặc bộ hấp thụ dao động chất lỏng nhớt. Bộ hấp thụ dao động TMD là một giải pháp rất hiệu quả đối với những kết cấu cứng, chuyển dịch giữa các phần của kết cấu là nhỏ bởi vì TMD sử dụng chuyển động tương đối giữa khối lượng phụ và kết cấu chính nên nó khơng phụ thuộc vào chuyển động bên trong kết cấu.
Trong trường hợp thụ động thì tất cả các thơng số của TMD là cố định và khơng thay đổi trong q trình làm việc. Vấn đề đặt ra đó là lựa chọn các thơng số của TMD như thế nào để hiệu quả giảm dao động cho kết cấu chính là lớn nhất. Đây chính là bài tốn tối ưu trong việc thiết kế TMD. Trong chương này, luận án sẽ trình bày phương pháp tính tốn các thơng số tối ưu các loại TMD kinh điển, TMD nối nền, TMD ba thành phần cho kết cấu chính có dạng khối lượng lị xo và kết cấu chính dạng con lắc.
2.1. Mơ hình bộ hấp thụ dao động dạng kinh điển
2.1.1. Kết cấu chính khơng cản
Mơ hình TMD kinh điển như được mơ tả trong các hình vẽ 2.1 và 2.2 được đề xuất bởi Ormondroyd và Den Hartog [47] vào năm 1928. Kết cấu chính có khối lượngms và độ cứng của lị xo là cs. TMD có khối lượng md liên kết với kết cấu chính thơng qua phần tử lò xo kd lắp song song với phần tử cản nhớt cd.
Ta đưa vào các ký hiệu
µ = md ms; ωs= r ks ms; ωd = r kd md; ξd = cd 2mdωd; α = ωd ωs; β = ω ωs (2.1)
trong đó µ là tỷ số giữa khối lượng của TMD và khối lượng của kết cấu chính, ωd và ωs lần lượt là tần số tự nhiên của TMD và kết cấu chính, ξd là tỷ số cản của TMD, α là tỷ số giữa tần số tự nhiên của TMD và tần số tự nhiên của kết cấu chính, β là tỷ số giữa tần số của ngoại lực kích động và tần số tự nhiên của kết cấu chính.