近日，团队窦朋博士生在导师郑金海教授和薛米安副教授的共同指导下，以第一作者在力学领域国际顶级期刊《Nonlinear Dynamics》上在线发表论文“Numerical and experimental study of tuned liquid damper effects on suppressing nonlinear vibration of elastic supporting structural platform” （https://doi.org/10.1007/ s11071-019-05447-y）。
在河海大学六自由度液舱晃荡振动台上，建立调谐液体阻尼器与弹性支撑结构海洋平台双向流固耦合作用的物理试验模型，利用激光位移传感器构建了上部平台位移响应的高精度非接触式测量系统。基于ANSYS Workbench研发界面耦合算法，建立三维数值仿真模型，模型中流固耦合边界定义在流体压力及结构变形发生的水箱内壁，流体解和固体解仅在此界面进行数据交换，不仅大大提高了计算效率，而且有效地节约了计算机内存。在此基础上，探明了耦合系统动态响应过程中，调谐液体阻尼器内部的晃荡波面形态（Fig. 1）与其阻尼性能之间的关联机制、耦合模型上部平台位移衰减率、能量耗散率及水箱内晃荡波面的谱峰频率对流体与固体之间的质量比、调谐频率比（Table 1）等关键参数的依赖关系，提出了基于耦合试验模型的最优减振质量比及频率调谐比参数，阐明了调谐液体阻尼器对结构平台吸能和调频为主的振动控制机制（Fig. 2），为其在原型海洋平台等结构减振领域的设计及应用提供科学依据。
Fig. 1 Comparisons of free surface profiles in the tank by experimental and numerical method. a–d: frequency ratio =0.84, e–h: frequency ratio =1.0, red dashed line represents the free surface obtained numerically).
Table 1 Dimensions of tanks with different mass ratios and frequency ratios
Fig.2 Response curve of TLD-SSP coupled system, empty tank-SSP, and SSP by sweep tests (dashed line and dash-dotted line represent the natural frequency of water and SSP, respectively).
