基于能量分析方法的线性和非线性振动吸收器在地震作用下结构中的性能研究

《Scientific Reports》：Detailed energy analysis of a structure coupled with linear absorber or nonlinear energy sink under seismic ground motion

　　线性振动吸收器和非线性振动吸收器的性能通常通过吸收器阻尼含量传输和耗散能量的百分比来量化。然而，在像地震地面运动这样持续向结构输入能量的情况下，输入结构的能量取决于吸收器的类型。本研究介绍了一种详细的能量分析方法，提出了一种替代性的结构数学模型，该模型考虑了绝对坐标、地面位移和地面速度，而非相对坐标和地面加速度。这种方法可以清晰地了解结构的能量含量。此外，本研究还研究了振动吸收器对由地面加速度输入到结构中的实际能量及其刚度特性的影响。因此，分析了应用线性调谐质量阻尼器（TMD）或非线性能量阱（NES）对结构能量含量的影响。为了确认可靠的能量分析，采用了三个历史地面加速度输入和一个9层结构的考虑。应用所考虑的三种地面加速度输入和结构-TMD及结构-NES系统允许更多的地震地面能量传输到结构中。TMD允许从神户地震地面加速度中传输更多的能量，而NES允许从埃尔森特罗和北岭地震地面加速度中传输更多的能量。因此，基于能量的分析可被视为一种有用的补充方法，用于进一步评估振动吸收器在受地面加速度影响的建筑物中的表现。