Page 241 - 《振动工程学报》2026年第5期

第 5 期 孙镜茹，等：调谐质量阻尼惯容器振动控制性能试验研究 1445

2.0 Hz无控制 2.0 Hz理论TMDI 2.0 Hz试验TMDI 强迫定频振动试验，对比分析了无控制与 TMDI 控
主结构位移 / mm −0.5 0 利用滚珠丝杠副驱动飞轮，获得相较于物理质量更
制状态下主结构的振动响应，得出了以下结论：
1.0
0.5
（1）提出了一种调谐质量阻尼惯容器原理样机，
−1.0
0 1 2 3 4 大的等效惯性质量，进而获得良好的低频控制能力。
（2）建立了与
TMDI 样机相匹配的动力学分析模
时间 / s
(a) 2.0 Hz激励 型，根据参数识别结果，该数学模型可有效地计算
(a) 2.0 Hz excitation
2.4 Hz无控制 2.4 Hz理论TMDI 2.4 Hz试验TMDI TMDI 惯性系数及稳态激励下的主结构振动响应。
（3）自由衰减和简谐激励试验表明， TMDI 具有
1.5
主结构位移 / mm −0.5 0 显著的振动控制效果。自由衰减下，TMDI 可使主结
1.0
0.5
构振动快速衰减；简谐激励下，TMDI 可大幅抑制主
−1.0
−1.5
0 1 2 3 4 结构的振动幅值，减振率达到 63%~72%。
时间 / s
(b) 2.4 Hz激励 参考文献：
(b) 2.4 Hz excitation
2.8 Hz无控制 2.8 Hz理论TMDI 2.8 Hz试验TMDI [1] 祁鑫，温金龙. 人行桥振动控制研究及 TMD 性能提升 [J].
2.0
主结构位移 / mm −1.0 0 河南科技，2021，40（8）：79-81.
1.0
QI Xin，WEN Jinlong. Research on vibration control of foot-
bridge and application and improvement of TMD[J]. Henan
−2.0
0 1 2 3 4 Science and Technology，2021，40（8）：79-81.
时间 / s [2] LI C X，PAN H，CAO L Y. Tuned tandem mass dampers-
(c) 2.8 Hz激励
(c) 2.8 Hz excitation inerters for suppressing vortex-induced vibration of super-tall
3.0 Hz无控制 3.0 Hz理论TMDI 3.0 Hz试验TMDI [3] buildings[J]. Engineering Structures，2022，270：114831.
2.0
主结构位移 / mm −1.0 0 response and optimal design of structures with large mass ratio
DE ANGELIS M， PERNO S， REGGIO A. Dynamic
1.0
TMD[J]. Earthquake Engineering & Structural Dynamics，

−2.0
0 1 2 3 4 [4] 2012，41（1）：41-60.
SMITH M C. Synthesis of mechanical networks： the
时间 / s
(d) 3.0 Hz激励 inerter[J]. IEEE Transactions on Automatic Control， 2002，
(d) 3.0 Hz excitation 47（10）：1648-1662.

图 10 有/无控制下主结构振幅随时间变化曲线 [5] 胡广杰，叶昆. 具备负刚度调谐惯容阻尼器的基础隔震结
构优化设计和抗震性能研究 [J]. 建筑结构学报，2023，
Fig. 10 Time-varying amplitude curves of the main structure
44（增刊 2）：41-50.
under controlled and uncontrolled conditions
HU Guangjie， YE Kun. Optimization design and seismic
阻尼器的物理质量为 1.01 kg，远低于相同效果的 TMD
performance study of base-isolated structure with tuned inerter
振子质量（7.49 kg），仅为 TMD 质量的 13.48%。由此 damper with negative stiffness[J]. Journal of Building Struc-
可见，TMDI 具有物理质量小、抑振效果好等优点， tures，2023，44（Sup2）：41-50.
在质量、空间受限结构的低频振动控制中有良好的 [6] SAITO K，INOUE N. A study on optimum response control
应用前景。 of passive control systems using viscous damper with inertial

mass Substituting equivalent nonlinear viscous elements for
4 结 论 linear viscous elements in optimum control systems[J]. AIJ
Journal of Technology and Design，2007，13（26）：457-462.
[7] LAZAR I F， NEILD S A， WAGG D J. Using an inerter-
本研究首先构建了调谐质量阻尼器（TMDI）原
based device for structural vibration suppression[J]. Earth-
型，综合考量材料、结构与制造工艺，确保其稳定性
quake Engineering & Structural Dynamics， 2014， 43（ 8） ：
与可靠性。其次，基于定点理论，建立了动力学模型
1129-1147.
并进行了 TMDI 的最优参数设计。然后，构建了完 [8] MARIAN L，GIARALIS A. Optimal design of a novel tuned
整的 TMDI 试验平台，通过力学参数识别，精确获取 mass-damper-inerter （TMDI）passive vibration control config-
了样机的惯性与阻尼系数。最后，通过自由衰减与 uration for stochastically support-excited structural systems[J].