张瑞甫

职称:副教授

学位:博士

从“质量不可变”到“惯性可设计”

团队围绕结构振动控制与能源基础设施抗震韧性,发展更轻量、更高效且可验证的动力学设计方法,使惯性从物体的固有属性转化为可设计、可连接、可利用的工程资源。

原创价值|让惯性成为结构与装备可设计、可利用的工程能力
过去,惯性主要由物体“有多重”决定;现在,惯性还可以由装置“怎么设计、怎么连接”决定。

理论价值 惯容器在两个连接端之间产生与相对加速度相关的真实作用力,使惯性从依附实体质量的固有属性,转化为可独立设计和连接组合的第四类基本动力学元件,推动经典m–c–k系统拓展为m–c–k–b四元拓扑。
工程价值 无需增加等量实体质量即可获得显著惯性作用,进而放大阻尼耗能、改善低频控制并降低附加质量,特别适合风电塔、地铁环境振动、大型储液罐、工业设备、运载工具和既有结构等重量、空间与安装条件受限的场景。
超越减振 真实惯性力及其拓扑化设计还可延展至振动能量采集与发电、机械超材料与波传播调控、车辆悬架、机器人、精密装备和机电耦合系统,核心不只是“减小振动”,而是重新设计结构与装备中的惯性作用、动力传递和能量利用方式。

原创技术主线:真实惯性力 → 阻尼增效 → m–c–k–b四元协同 → 动态负刚度协同 → 轻量化工程控制

调谐减振轻量化实证:45 kg TMIS 对比 90 kg 传统 TMD

动图对比无控原结构、90 kg传统TMD与45 kg TMIS的振动响应,直观展示惯容效应降低附加调谐质量需求的潜力。

主要研究方向

  • 惯容系统与高性能减振装置:研究真实惯性力、“以惯代质”方法、阻尼增效机理、m–c–k–b四元协同与动态负刚度协同控制体系、装置构型及性能化设计。

  • 隔震减震与振动控制:面向复杂结构,开展动力响应分析、控制方案设计和试验验证。

  • 风电与城市环境振动控制:面向风电塔、地铁运行和城市工程施工引起的振动问题,开展监测识别、传播分析、预测评估及减振方案设计。

  • 新型减振材料与超材料:研究高阻尼减振材料、振动控制超材料及其构件和结构应用。

  • 监测、智能优化与数字化评估:依托工程互联网连接结构、设备、监测数据与计算模型,开展状态识别、参数优化和性能评估。

  • 能源与重大基础设施安全:服务大型储液罐、海上风电塔、工业动力设备及复杂结构。

对学生
参与理论建模、算法开发、装置研制、试验测试和工程验证,形成从科学问题到工程应用的完整研究能力。
对企业
提供振动诊断、方案设计、装置研发、试验验证和性能评估等技术支持,合作前共同明确工况、目标指标和交付边界。

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