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电涡流阻尼器能否替代粘滞阻尼器

涡流阻尼这种利用简单物理概念的产品在国内外宇航、汽车、机械、土建等领域里已经研究和开发应用上已经发展多年。由于纵向电涡流阻尼器不存在漏油的问题,并且电涡流所具有的速度相关性,目前电涡流TMD以及纵向电涡流阻尼器已经有多个工程在我国使用。

图一湖南萧振科技生产的电磁涡流阻尼

已申报我国专利的电涡流轴线阻尼器的等效公式:    (1)

图2 电涡流阻尼器关系式与幂指数的对比

Fig.2 Comparison of the relationship between eddy current damper and the exponential

通过初步分析,可以看出:

1)电涡流阻尼器希望通过靠近并遵照目前的结构工程常用的粘滞阻尼器规范进入结构工程领域,其网站给出了电涡流阻尼器的阻尼力-速度曲线与粘滞阻尼器曲线的对比图形。但如果加上规范给出的±15%的误差上下限,电涡流阻尼器真正可适用于幂指数关系式的速度范围仅有整个速度范围的60%左右。可以说电涡流轴线阻尼器遵从粘滞阻尼器规范并不适合,应自行制定相关规范。此外,在有限元分析中是否仍然沿用传统的幂指数关系式也有待考证。

2)阻尼力随速度的增加不再继续增加或下降,虽然这有助于保护阻尼器在强震下的自身安全,但同时由于阻尼器出力降低,电涡流阻尼器并不能在大震下很好的保护结构安全,其适用性大打折扣。

3)不能达到工程应用必不可少的测试要求,类似美国HITEC提出的对结构保护系统产品可靠性、耐久性所做过的严格鉴定和测试;

4)无法提供一个空间位置、方向和时间上稳定的磁场来保证在工程上长期稳定工作,相反造成在恶劣条件下如地震、雷电风雨中影响结构安全。十分危险;

5)与其他类型阻尼器相比,如果需要同样的阻尼力则电涡流阻尼器所需要的尺寸非常大,重量惊人。磁场对周围的物体产生了强烈的吸附作用,包括宇航员服装以及所使用工具。

这对于飞船而言是很危险的。磁场干扰了飞船的通信系统,当电涡流阻尼器工作时无线电讯号无法正常传送。最终NASA否认了电涡流阻尼器的工程应用。

6)我们常用的液体黏滞阻尼器是经过几十年考验地成熟产品,仅接手世界上早已被淘汰的产品作研究,也还算是个创新尝试,然而,在完全不成熟的情况下就用于关系到人生安全的大桥和建筑电涡流究竟是否真正适用于实际工程那就会引起犯罪。 是否有相关的检验测试规范,厂家是否有详细检验测试规范的装置,在经过几年试用后,对于使用者和积极倡导者应该通过公开的方式对工程界给出答案。

湖北石首等三个大桥安装了这种“创新”阻尼器后的测试报告能提供出来供大家学习参考吗?我们著名的桥梁院士、专家、教授都请给个报告。

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