調(diào)諧質(zhì)量阻尼器TMD（Tuned Mass Damper）由質(zhì)塊，彈簧與阻尼系統(tǒng)組成。既由將其振動(dòng)頻率調(diào)整至主結(jié)構(gòu)頻率附近，改變結(jié)構(gòu)共振特性，以達(dá)到減震作用。
將調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)裝入結(jié)構(gòu)的目的是減少在外力作用F基本結(jié)構(gòu)構(gòu)件的消能要求值。在該情況下，這種減小是通過(guò)將結(jié)構(gòu)振動(dòng)的一些能量傳遞給以最簡(jiǎn)單的形式固定或連接在主要結(jié)構(gòu)的輔助質(zhì)量—彈簧—阻尼筒系統(tǒng)構(gòu)成的TMD來(lái)完成的。
TMD結(jié)構(gòu)應(yīng)用的現(xiàn)代思想的最早來(lái)源是早在1909年Frahm(Frahm，1909；Den Hartog，1956)研究的動(dòng)力吸振器。Frahm的吸振器的圖解見(jiàn)圖7．1)，它由一個(gè)小質(zhì)量m和一個(gè)剛度為A的彈簧連接于彈簧剛度為K的主質(zhì)量M。在簡(jiǎn)諧荷載作用下，可顯示出當(dāng)所連接的吸振器的固有頻率被確定為(或調(diào)諧為)激勵(lì)頻率時(shí)，主質(zhì)量M能保持完全靜止。Den Hartog(Ormondroyd and Den Hartog，1928)最早研究了主系統(tǒng)中沒(méi)有阻尼時(shí)的無(wú)阻尼和有阻尼動(dòng)力吸振器理論，他們提出了吸振器的基本原理及確定適當(dāng)參數(shù)的過(guò)程。主系統(tǒng)的阻尼包含在Bishop和Welbou?n(1952)提出的動(dòng)力吸振器的分析中。緊接在上述工作之后，F(xiàn)alcon等(1967)設(shè)計(jì)了一個(gè)優(yōu)化過(guò)程以獲得主系統(tǒng)的最小峰值響應(yīng)和最大有效阻尼。
Jennlge和Frohrib(1977)數(shù)值計(jì)算廠控制建筑物結(jié)構(gòu)中彎曲和扭轉(zhuǎn)模式的移動(dòng)—轉(zhuǎn)動(dòng)吸振器系統(tǒng)。Ioi和Ikeda(1978)提出了主系統(tǒng)在小阻尼情況下這些優(yōu)化吸振器參數(shù)修正因子的經(jīng)驗(yàn)公式。Randall等(1981)提出了在系統(tǒng)中考慮阻尼影響的這些參數(shù)的設(shè)計(jì)圖表。Warburton和Ayorinde(1 980)進(jìn)一步用表列出了最大動(dòng)力放大因子、調(diào)諧頻率比及特定質(zhì)量比和主系統(tǒng)阻尼比的吸振器阻尼比的優(yōu)化值。
為了增強(qiáng)用于減小主系統(tǒng)最大動(dòng)力響應(yīng)的吸振器的效果，研究者們嘗試了通過(guò)引入非線性吸振器彈簧來(lái)加寬調(diào)諧頻率范圍，Roberson(1962)研究了將動(dòng)力吸振器支承于一個(gè)沒(méi)有阻尼的線性加三次方彈簧(即Duffing型彈簧)之上的主系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)。他將“消除帶”定義為規(guī)格化主系統(tǒng)幅值小于1的共振峰值之間的頻率帶。非線性吸振器的這個(gè)帶寬很清楚地表明了比線性吸振器要寬得多，Pipes(1953)研究了一個(gè)有雙曲正弦特征的強(qiáng)化彈簧，并得出彈簧中非線性的影響是要阻止尖銳共振峰的出現(xiàn)，并將相對(duì)小幅值的奇次諧分量引入吸振器和主系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)中。
為了改進(jìn)動(dòng)力吸振器的性能，Snowdon(1960)研究了固體型吸振器對(duì)減小主系統(tǒng)響應(yīng)的性能，表明采用剛度正比于頻率和恒定阻尼系數(shù)材料的動(dòng)力吸振器能顯著減小主系統(tǒng)的共振振動(dòng)，其性能明顯優(yōu)于彈簧—阻尼筒型吸振器。Srinivasan(1969)分析了平行阻尼動(dòng)力吸振器，即一個(gè)輔助無(wú)阻尼質(zhì)量平行加裝于一個(gè)吸振器。在這種情況下，當(dāng)阻尼頻率被精確調(diào)諧到激勵(lì)頻率時(shí)，主系統(tǒng)將保持靜止，但在該情況下，消除帶變小了。Snowdon(1974)研究了其他可能的吸振器形式，如三—單元吸振器的，顯示如果第三單元(即輔助彈簧)與阻尼器串聯(lián)，主系統(tǒng)幅值能減小15%～30%，但這種減小對(duì)頻率非常敏感，在實(shí)際中它將影響吸振器的性能。
以上所述的許多早期研究局限于動(dòng)力吸振器在工作頻率與基本頻率相協(xié)調(diào)的機(jī)械工程系統(tǒng)中的應(yīng)用。但建筑結(jié)構(gòu)所受到的如風(fēng)和地震的環(huán)境荷載的作用具有許多頻率分量，而通常叫做調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)的動(dòng)力吸振器在復(fù)雜多自度和有阻尼建筑結(jié)構(gòu)中的性能是不一樣的。在過(guò)去20多年中，許多研究與開(kāi)發(fā)工作因此而定位于研究TMD在這種振動(dòng)環(huán)境中的效果。
