Page 235 - 《振动工程学报》2026年第5期

第 39 卷第 5 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 39 No. 5
2026 年 5 月 Journal of Vibration Engineering May 2026

调 谐 质 量 阻 尼 惯 容 器 振 动 控 制 性 能 试 验 研 究

孙镜茹 ， 张 航 ， 温斌荣 ， 李昊辰 ， 周归勇 ， 田新亮 ， 彭志科 4
1,2
1,2
3
1,2
1,2
1,2
（1. 上海交通大学海洋工程全国重点实验室，上海 200240； 2. 上海交通大学三亚崖州湾深海科技研究院，
海南 三亚 572024； 3. 新疆伊犁库克苏河水电开发有限责任公司，新疆 伊犁 835100；
4. 上海交通大学机械系统与振动全国重点实验室，上海 200240）
摘要：本文设计并制作一种调谐质量阻尼惯容器（tuned mass damper inerter，TMDI）样机，并开展了其振动控制性能试验研究。
基于动力学原理和定点理论，对 TMDI 进行响应计算和参数优化，导出了最优频率比和最优阻尼比的解析解。基于自由衰减
试验和数学模型计算分析，对 TMDI 样机进行力学参数识别，试验获得了 TMDI 的惯性系数和阻尼系数。将识别到的参数应
用于数值仿真模型中，结合定频激励试验结果，验证了数值仿真模型的可靠性和参数识别方法的有效性。通过试验探究
TMDI 的振动控制性能，在自由衰减情况下，TMDI 控制的衰减时间显著短于无控制情况，从而证实了 TMDI 在振动控制中的
良好效果；强迫振动试验表明，TMDI 可大幅降低主结构的振动响应，减振率达到 63%~72%。
关键词： 惯容器；调谐质量阻尼惯容器；参数识别；振动控制
中图分类号：TU352.1 文献标志码：A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202405013

Experimental study on the vibration control performance
of a tuned mass damper inerter

1,2
3
1,2
1,2
1,2
1,2
SUN Jingru ，ZHANG Hang ，WEN Binrong ，LI Haochen ，ZHOU Guiyong ，TIAN Xinliang ，PENG Zhike 4
（1.State Key Laboratory of Ocean Engineering，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai 200240，China；
2.Yazhou Bay Institute of Deepsea Science and Technology，Shanghai Jiao Tong University，Sanya 572024，China；
3.Xinjiang Yili Kukesu Hydropower Development Co.，Ltd.，Yili 835100，China；4.State Key Laboratory
of Mechanical System and Vibration，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai 200240，China）
Abstract：This paper presents the design and fabrication of a tuned mass damper inerter (TMDI) prototype and conducts experimental research
on its vibration control performance. Based on the principles of dynamics and fixed-point theory, response calculations and parameter
optimization for the TMDI were performed, leading to analytical solutions for the optimal frequency ratio and damping ratio. Mechanical
parameter identification of the TMDI prototype was carried out through free decay experiments and mathematical model analysis, resulting in
the determination of the inertial coefficient and damping coefficient of the TMDI from the experiments. The identified parameters were applied
to a numerical simulation model, and in conjunction with results from fixed-frequency excitation experiments, the reliability of the numerical
simulation model and the effectiveness of the parameter identification method were validated. The vibration control performance of the TMDI
was explored through experiments. Under free decay conditions, the damping time controlled by the TMDI was significantly shorter than that
without control, confirming the TMDI’s effectiveness in vibration control. Forced vibration experiments indicated that the TMDI can
substantially reduce the vibration response of the main structure, achieving vibration reduction rates of 63%~72%.
Keywords：inerter；tuned mass damper inerter；parameter identification；vibration control

低频振动控制系统多呈现低频多模态特性，在 由阻尼系统耗散，从而达到振动控制目的。目前，
运 行 中 常 受 风 浪 等 环 境 因 素 的 激 励， 出 现 结 构 振 TMD 已成为超高层建筑中常用和受认可的风激振
动。因此，低频控制技术在实际工程应用中具有广 动控制系统之一 。TMD 的振动抑制性能在很大程
[2]
泛 的 需 求 和 重 要 的 实 践 意 义 。 调 谐 质 量 阻 尼 器 度上取决于附加质量的大小，其振动抑制能力随着
（tuned mass damper，TMD）作为一种经典的被动振动 附加质量的增加而增强 。然而，附加质量过大的
[3]
[1]
控制装置 ，通过将主结构振动能量传递至振子，并 TMD 会 受 到 结 构 空 间 的 限 制 ， 在 很 多 应 用 场 景 受

收稿日期：2024-05-08；修订日期：2024-06-30
基金项目：上 海 交 通 大 学 深 蓝 计 划 项 目 （ SL2023MS004） ； 海 南 省 科 技 计 划 三 亚 崖 州 湾 科 技 城 科 技 创 新 联 合 项 目
（2021CXLH0023）；国家电力投资集团有限公司-上海交通大学“未来能源计划联合基金”基金项目