Development of optimal design formula for bi-tuned mass dampers using multi-objective optimization: Fid-Bau Portal

Development of optimal design formula for bi-tuned mass dampers using multi-objective optimization

Ok, Seung-Yong / Song, Junho / Park, Kwan-Soon

Zur Optimierung der Parameter eines zweifach abgestimmten Schwingungstilgers wurde ein Mehrziel-Optimierungsalgorithmus entwickelt, die nominale und die robuste Leistungszahl als Zielgrößen verwendet. Diese Kennzahlen repräsentieren den Maximalwert der Frequenzantwortfuktion der gedämpften Struktur in ihrem Auslegungszustand beziehungsweise unter dem Einfluss von Störungen. Um dem signifikanten Einfluss des Verhältnisses von Tilger- zu Strukturmasse auf die Steuerleistung Rechnung zu tragen wurde die Optimierungssimulation mit unterschiedlichen Masseverhältnissen durchgeführt. Bei jeder Konfiguration wies der Graph der Pareto-optimalen Lösungen im Zielfunktionenraum einen Verzweigungspunkt auf. Bis zum Erreichen dieses Verzweigungspunktes kann die robuste Leistungszahl ohne nennenswerte Verminderung der nominalen Leistungszahl deutlich gesteigert werden kann. Für die entsprechenden optimalen Dämpfungsverhältnisse und Abstimmungsfrequenzen zweifach abgestimmter Tilger wurde anhand der Lage dieser Verzweigungspunkte mit Hilfe eines Ausgleichsverfahrens eine geschlossene Formel abgeleitet und unter Verwendung von Modellen höchster Ordnung für die Gebäudestruktur an Beispielen verifiziert. Im Rahmen einer parametrischen Studie wurden die nominale und die Leitungszahl für Bodenbewegungen mit unterschiedlichen Merkmalen untersucht, und die stochastische Analyse der Ergebnisse zeigt, dass die Anwendung der abgeleiteten Entwurfsformel die Einhaltung der vorgegebenen nominalen und robusten Leistungswerte sicherstellt.