【阻尼特性是什么意思 阻尼是什么】什么是阻尼(阻尼特性是什么)-29 17:35中国数字科技馆 。
最近,整个上海市都经历了暴雨和局部暴雨 。随着台风“烟花”的临近,上海持续大风大雨,雨时强时弱 。“烟花”来势汹汹 。上海摩天大楼怎么能像泰山一样稳?
原来,在被称为中国第一高楼的上海铁塔上,可以称之为“镇楼神器”的阻尼器开始摆动,以减轻摩天大楼的振动 。
阻尼器是什么?为什么一个小小的阻尼器能稳定几百米高的建筑?
阻尼,其实是一种很常见的物理现象 。简单来说就是阻碍物体的运动,比如空空气阻尼、油阻尼、粘性阻尼、的摩擦阻尼、涡流阻尼等 。,这是生在日常生活中经常遇到的 。阻尼器就是利用这一现象制造的实用工具 。比如汽车中常见的减震器,其实就是一种减震器 。
阻尼器可以理解为一种能量转换器 。我们都知道能量守恒定律——也就是说,在一个封闭系统中,能量不会消失或被空产生,但能量可以相互转化 。比如汽车遇到山脊上下振动,这个“运动”就是机械能,导致弹簧变形 。在变形过程中,一些能量会转化为弹簧内部的能量 。
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知道什么是阻尼器,为什么高层建筑需要阻尼器?
首先,建筑物振动主要有两个原因 。一个原因是地震,所以建筑会自然振动,另一个原因是风致振动效应 。国内大部分建筑不位于地震带,这里只介绍风振效应 。
风振效应涉及的知识非常复杂,简单介绍一下 。拿起一张白纸,用嘴用力吹风,你会感觉到纸在明显震动 。同样,这座超高建筑自建成以来,每天都在遭受这样的“破坏” 。如果不采取措施,住在里面的人就不会受到的影响 。
对于一般的钢筋混凝土建筑,钢筋本身是有弹性的,所以我们可以把建筑看成一个大的阻尼器 。建筑越高,风致振动效应越明显,建筑结构强度不足以缓解振动 。因此,需要采取一些措施来减轻振动,风阻尼器应运而生 。
风阻尼器一般称为调谐质量阻尼器 。调谐质量阻尼器一般由质量、弹簧和阻尼系统(产生阻尼的装置)三部分组成 。
根据阻尼系统,主要有油阻尼、粘弹性阻尼、粘性阻尼、涡流阻尼等 。油阻尼是最早使用的代表性阻尼元件,但由于液压油本身的质量特性,容易受到温度的影响,阻尼系数会发生变化 。
除了涡流阻尼器,其他形式的阻尼都存在性能不稳定和维护频繁的缺点 。涡流调谐质量阻尼器采用电磁铁或永磁体,无机械摩擦,无润滑,无非接触维护 。当建筑物向左转动时,阻尼器向右转动,这种从左向右的方式成功地解决了楼梯的振动 。这种阻尼器在上海大厦使用,但具有创新性 。
据新闻报道,上海中心大厦采用了世界上第一台摆式涡流调谐质量阻尼器 。
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所谓钟摆,就像钟摆一样,悬挂在空进行摆动 。没有任何措施,摆动的钟摆会在空空气阻力和绳索摩擦的作用下慢慢停止,但这个过程太慢了,所以我们需要给它附加一个强大的阻尼系统 。
涡流是阻尼器采用的阻尼系统 。当静磁场中的导体板以一定的相对速度运动时,导体板中的磁通量发生变化,产生感应电流,即涡流,可产生与静磁场相反的磁场(感应电场),阻碍导体板与静磁场的相对运动 。
在感应磁场和永磁磁场的相互作用下,晃动的质量可以迅速将动能转化为内能,耗散掉,建筑归于平静 。
据上海中心大厦工作人员介绍,阻尼器单侧摆动的极限为1米,可以减少强风作用下高层建筑的晃动,帮助超高层建筑保持建筑稳定安全,让楼内90%的人感受到更大的舒适感 。自2016年开通以来,上海大厦阻尼器的振幅一直没有达到极限状态 。
有了一个1000吨重的阻尼器,你风暴的时候我会站着不动 。由此,上海铁塔成功经受住了这场超强台风“烟火”的考验 。
(作者:梁嘉琪)
科学控制:罗,中国科学院物理研究所副研究员 。
参考资料:新华网科技日报 。
本文来自:中国数字科技馆 。
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