1.一种拱桥刚性吊杆调谐质量惯质扭转阻尼器,其特征在于,包括传动盘(2)、动态减震盘(3)、传递盘(4)和惯容盘(5),所述传动盘(2)、动态减震盘(3)、传递盘(4)和惯容盘(5)依次同轴套在所述吊杆(6)外,所述传动盘(2)与吊杆(6)固定连接,所述动态减震盘(3)可转动地连接在吊杆(6)上,所述传动盘(2)朝向动态减震盘(3)的端面设有预压力机构(7),所述动态减震盘(3)上设有用于与预压力机构(7)连接以使传动盘(2)的转动可以带动动态减震盘(3)转动的传动块(33),所述传递盘(4)滑动连接于吊杆(6)上,所述传递盘(4)与动态减震盘(3)之间连接有多个手性超材料螺杆一(81),各手性超材料螺杆一(81)以动态减震盘(3)的中心周向分布,并以手性的方式排列,所述惯容盘(5)可转动地连接在吊杆(6)上,所述传递盘(4)与惯容盘(5)之间连接有多个手性超材料螺杆二(82),各手性超材料螺杆二(82)以传递盘(4)的中心周向分布,并以手性的方式排列;还包括壳体(1),所述传动盘(2)、动态减震盘(3)、传递盘(4)和惯容盘(5)均位于壳体(1)内,所述壳体(1)内壁上设有环形的N极永磁体(11)和环形的S极永磁体(12),N极永磁体(11)和S极永磁体(12)之间具有间隙,所述动态减震盘(3)上设有导电体(34),所述导电体(34)伸入所述间隙内,所述动态减震盘(3)、N极永磁体(11)和S极永磁体(12)构成电涡流阻尼单元;所述动态减震盘(3)包括减震内盘(31)和可转动地套在减震内盘(31)外的减震外盘(32),所述减震内盘(31)固定在吊杆(6)上,所述传动块(33)设置在减震外盘(32)上,所述手性超材料螺杆一(81)连接在减震外盘(32)上。
2.根据权利要求1所述的拱桥刚性吊杆调谐质量惯质扭转阻尼器,其特征在于,所述惯容盘(5)包括惯容内盘(51)和可转动地套在惯容内盘(51)外的惯容外盘(52),所述惯容内盘(51)固定在吊杆(6)上,所述手性超材料螺杆二(82)连接在惯容外盘(52)上。
3.根据权利要求2所述的拱桥刚性吊杆调谐质量惯质扭转阻尼器,其特征在于,所述预压力机构(7)包括底座(71)和固定在底座(71)上的两个立板(72),每个立板(72)上安装一水平设置的弹簧(73),所述传动块(33)夹设在两个弹簧(73)之间。
4.根据权利要求2所述的拱桥刚性吊杆调谐质量惯质扭转阻尼器,其特征在于,所述预压力机构(7)设置多组,多组预压力机构(7)沿着传动盘(2)中心周向布置,所述传动块(33)对应设置多个。
5.根据权利要求2所述的拱桥刚性吊杆调谐质量惯质扭转阻尼器,其特征在于,所述壳体(1)、传动盘(2)、动态减震盘(3)、传递盘(4)和惯容盘(5)均为两个对半的圆弧分体拼接形成。
6.根据权利要求2所述的拱桥刚性吊杆调谐质量惯质扭转阻尼器,其特征在于,所述减震外盘(32)内壁面连接有多个轮毂一(91),所述减震内盘(31)外壁面设有卡槽一,所述轮毂一(91)可滚动地卡在所述卡槽一内;所述惯容外盘(52)内壁面连接有多个轮毂二(92),所述惯容内盘(51)外的外壁面设有卡槽二,所述轮毂二(92)可滚动地卡在所述卡槽二内。
7.一种如权利要求1至6任意一项所述的拱桥刚性吊杆调谐质量惯质扭转阻尼器的优化设计方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、吊杆参数获取:获取待控吊杆(6)的关键参数,包括截面参数、泊松比、长度、密度、抗扭刚度、弹性模量和轴力,并基于所述关键参数计算吊杆(6)的一阶扭转自振频率;S2、质量比设定:根据预设的优化目标,设定阻尼器总质量与吊杆(6)质量之间的质量比;S3、两级惯质放大系数设计:基于第一级的手性超材料螺杆一(81)的构型参数与第二级的手性超材料螺杆二(82)的构型参数以及动态减震盘(3)和惯容盘(5)的半径,确定阻尼器综合的惯质放大系数;S4、参数优化:基于控制目标,通过优化算法或有限元仿真,同时优化质量比以及惯质比、阻尼器安装位置、手性超材料螺杆一81构型参数以及手性超材料螺杆二82构型参数,使得在相对位置处安装较低的质量块就可以实现最优性能;S5、电涡流阻尼设计:根据步骤S4得到的最优参数,计算所需的最优阻尼系数,并据此设计N极永磁体(11)和S极永磁体(12)强度以及导电体(34)尺寸;S6、系统集成与调谐:将各单元集成为整体阻尼器,通过数值模拟,计算出吊杆(6)与调谐质量惯质扭转阻尼器的位移时程响应以及频域响应,并通过与吊杆(6)一阶扭转自振频率以及位移时程等系数进行对比,综合验证减振效果,由此进行参数微调,以确保系统在吊杆(6)频率变化时保持鲁棒性。
8.根据权利要求7所述的优化设计方法,其特征在于,所述步骤S3中 ,所述惯质放大系数 b 的计算公式为: ,其中 ,θ 1 为手性超材料螺杆一(81)的初始夹角, θ 2 为手性超材料螺杆二(82)的初始夹角, n 1 为手性超材料螺杆一(81)的螺旋度, n 2 为手性超材料螺杆二(82)的螺旋度、 r 1 为动态减震盘(3)的半径, r 2 为惯容盘(5)的半径。