网壳结构的粘滞阻尼减振分析与试验研究

本文将粘滞阻尼器引入网壳结构,针对网壳结构粘滞阻尼器减振系统,编制了有限元分析程序,并对网壳结构进行了大量的振动控制分析和计算。作者设计制做了适合网壳结构的粘滞阻尼器,进行了性能试验;在此基础上设计制作了一个球型网壳结构模型,并进行了粘滞阻尼器减振的地震模拟振动台试验。     

采用双向调谐质量阻尼器的大跨度桥梁风振控制仿真分析

传统的调谐质量阻尼器（TMD）设计均仅针对结构某一阶模态单独设置,当用于密频结构减振时会导致附加质量过多。为减小TMD的附加质量,结合大跨度斜拉桥结构的密频与风致耦合振动特点,提出了一种新型的双向共享质量与电涡流阻尼式TMD。具体实现方式是：水平、竖向TMD的刚度构件分别采用悬臂梁与压簧,将水平向TMD整体置于压簧上面,从而构成竖向TMD的质量;导体板固定不动,使安装在TMD质量块的永磁体阵列随质量块竖向或水平方向运动,从而分别产生竖向与水平向的电磁涡流阻尼。研究结果表明：（1）电涡流阻尼可以很好地实现双向TMD装置的共享阻尼,且电涡流阻尼的大小可以很方便地调节;（2）采用双向TMD进行斜拉桥的风致振动控制减振效果良好,可行性强。     

电磁驱动AMD系统控制结构地震响应的振动台试验

本文在此前一系列有关新型电磁驱动AMD控制系统力学建模、性能试验和控制策略研究的基础上,进行了结构地震响应控制的小型振动台试验研究。首先,针对配置了电磁驱动AMD控制系统的Quanser标准两层剪切型框架结构模型,建立了无控计算模型,通过正弦扫频试验验证了模型参数,从而为结构振动主动控制试验研究提供了准确的被控对象模型;其次,设计了电磁驱动AMD控制系统基于极点配置控制算法的试验控制策略和状态观测器,通过数值分析验证了状态观测器估计结果的准确性;最后,在完成以上各项准备工作的基础上,分别对结构输入了典型Benchm ark标准地震动,进行振动台试验,试验结果表明电磁驱动AMD控制系统对结构的地震响应具有显著的控制效果,验证了该新型系统应用于结构振动控制的有效性和可行性。     

随机地震动作用下的结构振动控制试验设计

研究了随机地震动作用下基于MR阻尼器的结构振动控制振动台试验设计的若干问题。首先,由原型结构按动力相似关系进行了模型结构的设计,基于ANSYS模态分析的结果识别出了其结构参数;其次,基于物理随机地震动模型生成了试验地震动样本,根据试验要求调整了各地震动样本的加速度峰值;然后,基于MATLAB对试验模型进行了随机地震动作用下无控与主动控制数值仿真分析;最后,结合ANSYS弹塑性动力时程分析,研究了试验模型的动力稳定性。介绍的振动控制试验设计方法可供进行类似试验设计的研究人员参考。     

摩擦阻尼器的研究进展

摩擦阻尼器是一种运用摩擦阻尼原理耗散由振动输入到结构中能量的减震装置.相比传统的减震(振)阻尼器,摩擦阻尼器具有以下几点优势:工程结构安装的便利性、构造加工组装的简易性、较大的初始刚度及性能方面的稳定性等.整理并总结国内外学者在摩擦阻尼器方面取得的大量研究成果,包括摩擦阻尼器的类型、性能影响因素、试验研究以及国内外摩擦...     

连接型摩擦阻尼器对基础隔震结构地震响应位移控制的试验研究

为了避免和减轻由过大的隔震层位移引起的损害,井上等人提出了一种控制隔震层位移的新型控制装置-连接摩擦阻尼器。介绍了阻尼器的构造和工作原理,通过对阻尼器进行单体试验和振动台试验,研究阻尼器的性能、控制效果以及对上部结构振动特性的影响。试验结果表明:连接型摩擦阻尼器具有完全弹塑形恢复力特性,对隔震层最大位移制控效果明显,同时也会略微放大上部使结构加速度。由于连接型摩擦阻尼器连接后隔震层刚度增加,使得上部结构的高频振动成分增加。但是,在连接型摩擦阻尼器连接的瞬间,并未出现加速度急剧增加的问题。     

基于自供电磁流变阻尼器的隔震高架桥半主动控制

为解决结构振动控制的能量源问题,提出了一种新型自供电MR阻尼器智能减振系统。该系统由电磁调节式MR阻尼器、齿条齿轮加速器、永磁电机与控制器组成。基于广泛采用的隔震高架桥两自由度线性模型,定义了位移控制性能评价指标,引入了在汽车悬架系统设计中常用的Sky-hook控制策略,对隔震高架桥的减震性能进行了仿真分析。结果表明:通过优化设计的参数,自供电MR阻尼器的LQR-Clipped半主动控制与Skyhook控制都可以完全达到其相应的采用外部供电的MR阻尼器的控制效果,且接近理想的主动控制结果。     

基于形状记忆合金-悬吊质量摆减振系统的结构地震响应分析

针对风电塔架结构内部有限的空间,设计一种新型减振系统。基于悬吊质量摆减振原理,利用形状记忆合金（SMA）的超弹性特性,将SMA丝与弹簧叠加成SMA阻尼器后并与悬吊质量摆复合,设计了一种形状记忆合金-悬吊质量摆阻尼器（SMA-SMPD）系统。研究了细部构造、减振原理和参数影响,并利用Matlab软件对单自由度体系在不同地震作用下的动力响应进行了数值模拟。结果表明:所设计的刚度和质量可调的SMA-SMPD是有效的。与结构受控频率相调时,将结构振动能量集中转换到SMA-SMPD上,可耗散结构振动能量,减震率可达30%~40%,且整体性能稳定,对结构动力响应控制效果显著。     

摆,油阻尼器减振的试验研究

高柔结构在地震或风荷载作用下会产生很大的振动，本文提出一种控制高柔结构振动的新方法－－摆、油阻尼器体系，并在振动台进行了模拟试验，结果表明：该方法可使结构振动位移幅值减小５０％，在试验中变换了体系的各有关参数，研究了摆长，质量比，碰击间隙对减振效果的影响，文中详细研究了油阻尼器的工作过程及减振机理，从理论上初步分析了摆，油阻尼器体系减振原因，提出了可供实际设计参考的方法和原则。     

多维Benchmark桥梁结构半主动控制策略

随着大跨度桥梁结构的广泛应用,作为生命线工程之一的桥梁结构振动问题备受关注。结构振动控制作为一种新方法,可以有效的减小结构振动响应。半主动控制只需较少的能量调节便可对最优控制力进行跟踪,进而成为研究的热点。传统的最优控制算法（LQR）需要计算复杂的Riccati方程,具有在线计算时间长等缺点。基于最优控制与计算结构力学之间的模拟理论,引入区段混合能的概念,将Riccati方程转化为区段矩阵的求解,采用水平双向布置MR阻尼器的方法对桥梁结构进行振动控制,考虑了桥梁结构3个方向的平动分量和转动分量,基于哈密顿体系提出了LQR半主动控制策略。最后,对Benchmark桥梁结构模型进行了仿真计算,结果表明:提出的LQR半主动控制策略是有效的。     

电磁耗能TMD结构减震效率的振动台试验研究

通过钢框架TMD减震的振动台模型试验，测试电磁耗能TMD新装置的减震耗能性能。大量试验结果表明：利用电磁涡流耗能原理的TMD新装置具有良好的结构减震效率。     

斜拉桥纵向设置粘滞阻尼器参数分析

采用Maxwell阻尼模型模拟了粘滞阻尼器的滞回耗能特性。通过对设置粘滞阻尼器斜拉桥纵向非线性地震反应的分析，讨论了粘滞阻尼器各参数对结构地震响应的影响，并通过计算证实了粘滞阻尼器具有良好的消能减振效果。     

新型形状记忆合金阻尼器的试验研究

本文在对形状记忆合金(SMA)的力学性能研究的基础上，设计和制造出一种性能良好的SMA阻尼器，介绍了其工作原理及有关试验结果，将该阻尼器安装在斜拉桥模型上，进行了斜拉桥模型振动试验。试验结果表明该阻尼器的耗能效果明显，在工程结构振动控制方面具有比较好的应用前景。     

基于碰撞调谐质量阻尼器的矮塔斜拉桥减震研究

以一座矮塔斜拉桥为研究对象,分析碰撞调谐质量阻尼器对于该结构的抑震效果。首先介绍了新型碰撞调谐质量阻尼器（Pounding Tuned Mass Damper,PTMD）的减震机理及基于接触单元的非线性碰撞力模型;之后,通过ANSYS软件中的APDL语言实现了PTMD减震系统的时域分析方法,并通过三条实际地震记录验证了PTMD的抑震效果。数值分析结果表明:（1）传统调谐质量阻尼器（tuned mass damper,TMD）及新型PTMD对于矮塔斜拉桥的位移、加速度及塔身弯矩响应均有较好的抑制效果;（2）PTMD相比传统TMD多了一种碰撞耗能模式,其减震效果略高于传统TMD。     

Control strategies and experimental verifications of the electromagnetic mass damper system for structural vibration control

The electromagnetic mass damper （EMD） control system, as an innovative active control system to reduce structural vibration, offers many advantages over traditional active mass driver/damper （AMD） control systems. In this paper, studies of several EMD control strategies and bench-scale shaking table tests of a two-story model structure are described. First, two structural models corresponding to uncontrolled and Zeroed cases are developed, and parameters of these models are validated through sinusoidal sweep tests to provide a basis for establishing an accurate mathematical model for further studies. Then, a simplified control strategy for the EMD system based on the pole assignment control algorithm is proposed. Moreover, ideal pole locations are derived and validated through a series of shaking table tests. Finally, three benchmark earthquake ground motions and sinusoidal sweep waves are imposed onto the structure to investigate the effectiveness and feasibility of using this type of innovative active control system for structural vibration control. In addition, the robustness of the EMD system is examined. The test results show that the EMD system is an effective and robust system for the control of structural vibrations.     

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。     

Experimental and analytical study on the performance of particle tuned mass dampers under seismic excitation

A particle tuned mass damper (PTMD), which is a creative integration of a traditional tuned mass damper and an efficient particle damper in the vibration control area, is proposed. This paper presents a comprehensive study that involves experimental, analytical, and computational approaches. The vibration control effects of a PTMD that is attached to a five‐story steel frame under seismic input are investigated by a series of shaking table tests. The influence of some parameters (auxiliary mass ratio, gap clearance, mass ratio of particles to the total auxiliary mass, frequency characteristics, and amplitude level of the input) is explored, and the performance of the PTMD with/without buffered material is compared. The experimental results show that the PTMD can achieve significant damping effects under seismic excitations, and the bandwidth of the suppression frequency is expanded, showing the device's robustness and control efficiency. In addition, an approximately analytical solution that is based on the concept of an equivalent single‐particle damper is presented, and the method to determine the corresponding system parameters is introduced. A comparative study between experimental and numerical results is conducted to verify the feasibility and accuracy of this analytical model. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。