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。 |
代表性科研与工程项目
团队面向新能源与重大能源基础设施、城市环境振动及复杂工程结构的抗震减振需求,开展从基础理论、控制方法、智能算法和装置研发,到大型试验、现场监测与工程验证的系统研究。研究对象涉及大型能源储液罐、海上风电、城市轨道交通、工业装备等,注重原创理论、关键技术与实际工程问题的结合。
大型能源储液罐自适应惯容隔震
国家自然科学基金项目。围绕大型储液罐在复杂地震作用下的隔震与控制,开展流固耦合建模、参数优化、装置设计与试验验证。
海上风电塔自适应液体惯容减振
上海市国际合作项目。面向强风与地震作用下的风电塔振动控制,开展调谐液体惯容技术、动力分析与性能评估。
高性能惯容系统与结构振动控制
国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项。研究阻尼增效机理、高性能装置与结构控制方法,贯通理论、装置、算法和试验。
城市环境与地铁振动控制
面向地铁运行和城市工程施工引起的环境振动,开展现场监测、传播机理分析、预测评估及隔振减振方案设计,为邻近建筑、精密设备和人员舒适度控制提供技术支持。
高阻尼减振新材料与振动控制超材料
面向建筑、轨道交通和工业设备的振动控制需求,开展高阻尼减振材料与振动控制超材料的设计、动力性能表征、力学建模、构件与装置集成及工程验证。
超大型LNG薄膜罐振动台试验
围绕30万立方米超大型LNG薄膜罐开展抗震与隔震振动台试验、安全评估和技术验证,为大型能源储液设施的设计与风险控制提供依据。
相关项目也为研究生提供了动力学建模、智能优化、装置研发、振动试验、现场监测和工程验证等不同研究切入点。
合作方式:企业和工程单位可围绕地铁与环境振动、结构或设备隔振、减振新材料、抗震安全和健康监测等需求,与团队开展现场测试、预测评估、方案设计、材料与装置研发、试验验证及联合研究。
装置研发、试验验证与工程应用
团队形成了从装置设计、样机研制和性能试验,到大型结构与工业场景工程应用的技术链条。

流体惯容装置性能试验
开展动力性能测试与参数辨识,验证惯容装置的可设计、可测试与可评价。

多型高倍惯容器样机
面向不同安装空间、承载能力和控制参数需求,形成系列化惯容装置研发能力。

惯容器工程安装与应用
完成惯容装置在实际结构中的集成部署,推动相关技术由理论与样机走向工程应用。

大吨位惯容装置试验
面向大型储液罐、风电塔等大型结构,开展装置承载能力与动力性能验证。

工业泵站惯容减振应用
面向旋转设备与管路系统的振动问题,开展惯容装置集成、现场测试与减振验证。
专著与知识体系
《惯容减震结构原理与应用》
张瑞甫、潘超著,科学出版社,2020年。本书系统介绍惯容元件、减振增效机理、结构控制方法与工程应用,是团队贯通基础理论、设计方法和工程实践的重要成果。
震后结构修复与消能减震技术
参与编写汶川地震震后研究相关章节,结合钢筋混凝土框架震害分析与消能减震技术,讨论理论方法如何进入真实工程修复。
授权发明专利与装置创新
围绕惯容元件、减振装置、隔震体系和结构控制方法,已获授权发明专利30项,形成从力学原理、装置构型到结构应用的知识产权体系。
代表性方向:
高倍率机械、流体、电磁和气体惯容装置
调谐液体惯容与自适应减振系统
惯容型隔震支座、减震层与剪力墙体系
多维振动控制与能量收集装置
面向储罐、风电塔、工业设备和复杂结构的专用控制技术
团队欢迎围绕真实工况开展联合研发、样机测试、性能评估和成果转化,具体合作以技术需求、知识产权和交付边界为基础协商。