磁流变阻尼器的半主动控制及实时混合模拟试验研究

磁流变阻尼器作为一种比较典型的半主动控制元件,具有构造简单、响应速度快、耐久性好、阻尼力大且连续可调等优点。即使地震中能源中断,磁流变阻尼器仍可以作为被动耗能装置继续工作发挥作用,可靠性高。设计合理有效的磁流变阻尼器半主动控制方法,对于整体结构的减震效果尤其重要。提出一种改进的磁流变阻尼器的半主动控制策略-改进的Bang-Bang控制策略,对装有磁流变阻尼器的减震控制3层框架结构进行了一系列的实时混合模拟试验,对多种半主动控制方法下的振动控制效果进行试验分析。试验结果表明:磁流变阻尼器对框架结构的减震效果显著,并验证了提出的磁流变阻尼器半主动控制策略的有效性。     

地震作用下大跨度连续梁桥半主动变阻尼控制研究

利用半主动变阻尼控制装置开展连续梁桥结构在纵向地震波作用下的振动控制研究,通过建立桥梁结构-半主动变阻尼系统力学模型和运动微分方程,进行不同地震波激励下,连续梁桥关键部位在无控?半主动变阻尼控制和主动控制下的响应值分析计算,其中最优控制力采用LQR算法确定,半主动变阻尼控制采用限界Hrovat最优控制算法。计算结果表明:半主动变阻尼控制与主动控制的控制效果接近,两者均起到了良好的减震作用,而其中半主动变阻尼控制所需能量少?设施经济可靠,是一种良好的结构减震控制方法。     

SMA阻尼器偏心结构平-扭震动控制试验研究

为了验证提出的新型筒式自复位形状记忆合金阻尼器(telescopic recentering shape memory al-loy damper,TRSMAD)对结构平动-扭转耦联振动反应的抑制作用,进行了偏心结构消能减震体系的振动台试验。设计了一个1/4缩尺的三层两跨单向偏心的钢框架模型,将提出的新型SMA阻尼器安装在结构底层的一侧,通过振动台分别对无控条件下和装有阻尼器的有控条件下的结构反应进行了研究。试验结果表明:(1)在各地震波作用下,TRSMAD对结构的平动反应有很好控制效果,而对结构各层扭转角位移的控制效果稍低;(2)不同地震波下的控制效果有所不同:对结构的平动位移而言,天津波的减震率最高,El Centro波次之,最后为Taft波;对结构扭转角的控制,平均而言,除了天津波作用下第二层为特例外,对El Centro波的减震效果最好,其次为Taft波,最后为天津波;(3)同一地震波下,阻尼器对结构模型一层的位移控制效果较其他层为优。     

粘滞阻尼器对空间结构的振动控制效应

采用三向地震波输入对西北高烈度地震带某体育馆进行非线性时程分析,研究粘滞阻尼器对大跨空间结构抗震加固的机理和效果。以节点水平向位移、构件内力作为屋盖振动控制目标,楼层位移及剪力作为下部结构振动控制目标。时程分析表明：不同地震波作用时上部屋盖减震控制效果均较好;但下部结构减震控制对地震波频谱特性较为敏感;设置粘滞阻尼器对不同地震烈度下整体结构的动力响应均能起到有效控制作用;屋盖结构上均匀布置阻尼器比集中布置减震效果好;空间结构振型复杂,减震分析须考虑上下部结构的耦合作用。研究成果可为大跨空间结构采用粘滞阻尼器减振控制提供参考。     

大跨径钢管混凝土拱桥减震控制装置参数的研究

大跨度桥梁结构的减震控制研究对于桥梁结构的抗震安全具有重要意义。本文以主跨368m的茅草街大桥为研究对象,基于ANSYS建立了该桥的三维有限元模型,并采用子空间迭代法分析了该桥的动力特性。在此基础上进行了大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应及减震控制研究,重点进行了弹性连接装置和粘滞阻尼器减震效果的参数敏感性分析,并对比分析了不同位置布设减震装置时的效果。结果表明,纵飘振型对该桥肋纵向相对位移的贡献最大;弹性连接装置和阻尼器均能有效减小地震作用下该桥的肋梁纵向相对位移;综合考虑各关键部位的地震响应时,同时采用两类减震装置并将其分散布置时的减震效果最佳。结论可供大跨度中承式钢管混凝土系杆拱桥的抗震设计参考。     

设置铅阻尼器的某常规岛主厂房耗能减震分析

铅阻尼器是一种滞回性能稳定、构造简单和受环境影响较小的耗能减震装置。为了研究铅阻尼器在常规岛主厂房中的耗能减震效果,本文采用非线性分析软件ABAQUS对设置铅阻尼器的某常规岛主厂房结构进行了罕遇地震作用下的有限元分析,对比不同地震波作用下的结构弹塑性分析结果。结果表明:设置铅阻尼器以后,结构的抗震性能显著提高,研究为铅阻尼器在常规岛主厂房结构中的应用提供了成功的工程案例,其设计思路可以为常规岛主厂房结构的减震提供有益的借鉴和参考。     

广畅国际大厦磁流变和粘滞阻尼器抗震分析

针对上海广畅国际大厦的抗震问题，通过对不同控制装置的优缺点和适用范围进行比较分析后，采用磁流变阻尼器和粘滞阻尼器相结合的方式，探讨了该结构在无控和安装控制装置后在地震作用下的动力响应和控制效果。文中通过建立结构的力学模型，首先分析了无控结构的动力特性；此后分析了无控结构以及安装磁流变阻尼器和粘滞阻尼器的结构在多遇地震以及罕遇地震作用下的动力响应。分析结果表明，采取磁流变阻尼器以及粘滞阻尼器相结合的方式，能够有效地控制该结构在地震作用下的响应。     

体育场震后修复再建中混凝土结构消能减震设计研究

以往是用高层建筑防屈曲支撑的混凝土减震加固方法,以加固震后体育场混凝土结构的防屈曲支撑力为重点,存在的问题是未考虑结构不同部位节点的防屈曲消能减震支撑性能,加固效果差,需要深入研究混凝土结构建筑加固措施,提高震后体育场修复质量。研究采用基于性能和需求的消能减震设计方法,合理布置混凝土的消能支撑结构,在混凝土结构中底层节点设置防屈曲消能减震支撑,其他节点设置黏滞阻尼器,获取最佳阻尼器设置方案,提高结构减震加固效果。仿真实验说明,EL-Centro(NS)地震波和Newhall地震波情况下,所研究方法设计的消能减震新结构平均顶点侧移值分别比原结构小62 mm和110 mm;在不同震级的情况下,节点间位移角新结构小于原结构,说明该方法设计的体育场修复中混凝土结构减震稳定性强,是一种有效的减震加固方法。     

不同频率影响下结构减振效果分析

利用MR阻尼器进行结构振动控制已得到广泛应用，并在时程分析中证明了其良好的减振效果。但不同频率地震波输入将对建筑物减振效果产生怎样的影响，减振效果和结构物本身自振频率是怎样的关系，这些是以往的时程分析所不能解决的。从这些问题出发，通过对一在底层安装了一个磁流变阻尼器的十二层结构在不同的地震波滤波工况下减振效果进行分析，得出不同频率输入和减振效果的关系。     

磁流变智能隔震系统研究与应用现状

磁流变智能隔震系统作为一种新型隔震减震系统,克服了传统被动隔震结构的隔震层一经确定其性能参数将无法改变的缺点,可以同时对上部结构加速度和隔震层位移反应进行有效控制,因而适用于城市中大量重要建筑的地震反应控制.文中对其进行了研究与应用现状的介绍,具体包括磁流变阻尼器的研制、智能控制算法的编制和振动台试验研究等几部分,其中包括国内外取得的一些最新研究成果,还对该技术在工程中的应用情况进行了介绍.     

高层隔震结构模型双向振动台试验研究

对一缩尺1∶16比例高宽比为5的橡胶垫隔震结构模型进行了双向地震动输入振动台试验研究。通过输入不同大小和类型的地震波,分析隔震上部结构和隔震支座的地震反应。试验结果表明:隔震上部结构减震效果较好;隔震支座在某些工况下,竖向可进入非线性受拉变形状态,此时的结构存在倾覆危险。试验相关数据的分析可为高层隔震结构设计理论和规范的编制提供试验依据。     

可控消能减震原理及结构分析

本文介绍一种新的减震结构体系及其分析方法。这种结构体系的减震系统由控制装置及耗能装置组成，控制装置根据结构反馈的相关信号，在回头点处启动耗能装置，耗散大量地震能量，属于半主动控制范畴。试验及理论分析表明，这种结构体系的减震效果良好，能够将结构的地震位移反应降低５０％以上。本文介绍了这种结构体系的减震工作原理、数学模型、理论分析方法及算例，并给出了相应的结论。     

增设节点阻尼器的外附钢框架结构抗震性能试验研究

提出一种组合型减震结构,由钢框架、节点阻尼器和原结构连接组成,外附钢框架将节点阻尼器连接在原混凝土框架结构上形成的增设节点阻尼器的外附钢框架结构,节点阻尼器的剪切滞回变形可以减小结构自身需要消耗的能量,从而提高原结构抗震性能。对原混凝土结构和增设节点阻尼器的组合型结构进行了的振动台试验。通过分析结构在不同地震波激励下的加速度和位移响应,得出楼层加速度和层位移的减震效果。研究结果表明:该结构体系在小震作用下通过提高结构刚度来增强其抗震性能;在大震作用下则可借助节点阻尼器的变形耗能来提升结构耗能能力,结构加速度减震系数达到53%,层间位移减震系数高达72%,验证了增设节点阻尼器的外附钢框架结构的减震效果。     

结构磁流变阻尼半主动控制的改进算法与仿真分析

基于线性二次型最优控制理论,结合磁流变阻尼器装置的出力特点,提出了结构磁流变阻尼半主动控制的两种改进算法：以速度负反馈渐进逼近主动最优的界限滑动半主动控制算法和基于结构响应状态组合反馈的界限开关半主动控制算法。首先给出了采用磁流变阻尼器装置控制结构振动的系统框图,然后结合一个三层Benchmark模型,仿真分析其在多种地震输入工况下,LQR、磁流变阻尼两种半自动和两种被动控制下的控制效果,最后给出了Benchmark评价指标。     

新型滑移隔震结构模型的振动台试验研究

利用实体软钢棒作为消能限位装置,将一种摩擦性能优良的二硫化钼材料作为隔震支座的滑移材料,提出并制作了一种可以应用于框架结构既能隔震又可以消能的新型摩擦滑移隔震装置。探讨了其设计方法和应用方法,并对安装了该新型摩擦滑移隔震装置的一相似比为1:5的5层框架结构模型进行了振动台试验,测试了框架结构在单向地震波作用下的地震反应规律,分析了摩擦滑移隔震结构的加速度反应、层间剪力反应、隔震层滑移量及隔震层剪力的变化规律。结果表明:一般情况下当设防烈度为8度,Ⅱ类场地时,该隔震结构的加速度响应可降低50%左右,层间剪力响应可降低50%左右,减震效果比较明显。另外,只要确定合理的构造方案和实施方案,这种新型摩擦滑移隔震装置就能满足框架结构的隔震减震要求,可应用于实际工程结构中。     

碟形弹簧竖向减震体系的分析与研究

对碟形弹簧竖向减震体系利用时程分析方法对其进行动力分析，并输入不同场地、不同频谱的地震波考察其减震效果，验证了碟形弹簧在合理控制其刚度的前提下可以起到有效减小竖向地震的作用。     

多结构联系体系的高效阻尼控制及其仿真分析

本文提出了一种用于多结构体系的,具有位移放大功能的高效被动阻尼控制装置,分析了该装置的工作原理,建立了基于这种装置的多结构被阻尼控制体系的运动方程,并对该装置的控制效果进行了仿真计算和分析,结果表明,该控制装置能充分利用体系中各了结构之间的相互作用,可以取得十分明显的减震控制效果。     

基于磁流变弹性体的平台竖向隔振研究

磁流变弹性体(MRE)由于其力学性能稳定且有显著的磁流变效应,在平台结构智能隔振控制方面具有广阔的应用前景。本文首先通过动态试验研究了溴化丁基橡胶基磁流变弹性体(BIIR_MRE)的力学性能,该材料具有良好的耗能能力和磁致变刚度特性;然后根据试验结果及平台参数设计了一种采用MRE材料的隔振支座,并以平台竖向加速度为控制量设计了相应的PID控制系统;最后在Simulink中建立仿真模型验证了隔振支座的隔振效果。仿真结果表明:该隔振控制系统可以有效地降低平台的竖向加速度、速度和位移响应;控制力饱和可能造成加速度和速度响应的跳跃,故控制力是限制PID控制系统隔振效果的主要因素;提高MRE的磁流变效应,可以进一步改善PID控制效果。     

多自由度结构的磁流变阻尼顶层隔振控制

提出了应用磁流变阻尼装置的多自由度结构顶层隔振控制方法.首先,以大质量比TMD控制的减振机理为基础,对顶层隔振结构的动力特性进行研究,建立合理的顶层隔振结构体系;然后,采用磁流变阻尼器对顶层隔振结构的隔振层进行被动和半主动控制,以避免其控制范围较窄的缺点;最后,对三自由度结构进行顶层隔振控制时程分析,得到了比较理想的控制效果.     

无源自适应磁流变阻尼器设计与研究

针对防震、航空航天、野战军械等领域对能源的限制,以及车辆减振中对阻尼器拉压行程不同阻尼力大小的要求,设计制作了一个无源自适应磁流变阻尼器。该阻尼器采用磁致伸缩逆效应及磁流变液的特性,把负载力的变化转化为磁流变液间隙处磁场的变化,解决了常规的磁流变阻尼器需要外配能源装置及控制电路的问题。对该阻尼器进行了建模,并进行了阻尼特性试验,结果表明:试验数据与模型符合得较好,阻尼力大小和负载有关,拉力越大,阻尼力越大,压力越大,阻尼力越小,具有负载自适应的特点,验证了设计的可行性。