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.     

被动及半主动摩擦阻尼器对合肥翡翠电视塔地震反应的控制

摩擦阻尼器是一种构造简单的耗能减振装置,已应用于国内外多座新建建筑的抗震设计和已建建筑的抗震加固．半主动磨擦阻尼器则通过调整阻尼器的起滑力来改善被动摩擦阻尼器的耗能减振性能。本文研究了被动及半主动摩擦阻尼器对于高耸塔架结构地震反应的减振效果。为满足摩擦阻尼器对高耸塔架结构风振控制的特殊需要,本文建立了合肥电视塔的空间桁架有限元模型和串联多自由度体系模型,并在形成控制力变换矩阵和计算摩擦阻尼器两端的相对位移的过程中综合地运用了这两种力学模型。在半主动摩擦阻尼器的控制策略方面,本文提出了一种基于次优控制理论的半主动控制策略．本文研究表明,摩擦阻尼器可以抑制高耸塔架结构的地震反应．而半主动摩擦阻尼辞的耗能减振效果明显优于被动摩擦阻尼器．     

飞机航电设备的半主动磁流变控制

本文提出一种新的航电设备减振控制策略,采用半主动磁流变阻尼器与小阻尼柔性橡胶支座来取代目前采用高阻尼刚性橡胶支座的方法,以降低对航电设备的耐振要求,增强飞机飞行的安全性。本文建立了航电设备减振控制的两自由度刚体平-扭耦联模型,荷载激励考虑了基底平动与转动加速度。磁流变阻尼器的半主动控制算法选用限幅最优控制算法,主控制器为H2/LQG控制器,并采用一种加速度反馈的控制策略。针对目前的被动控制方案,本文研究了支座阻尼对减振控制效果的影响。为了得到最优的半主动控制效果,本文对控制器的权矩阵进行了参数优化分析。文中针对一系列工况详细比较了本文所提出的半主动控制策略与目前被动控制策略的减振控制效果。仿真分析结果表明,磁流变阻尼器可以非常有效地减小航电设备的动力反应,新的减振控制策略远优于现有的被动控制方案。     

近断层地震动作用下桥梁结构的组合隔震分析

为改善近断层地震动作用下隔震桥梁结构的抗震性能,基于Benchmark结构振动控制问题,研究附加黏滞阻尼器、磁流变(MR)阻尼器的组合隔震策略.非线性动力分析过程中,优化了黏滞阻尼器的阻尼系数和速度指数,并设计了分散模糊控制器来确定施加给磁流变阻尼器的电压.研究结果表明:采用黏滞阻尼器和磁流变阻尼器可提高隔震桥梁结构在...     

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。     

基于瞬时最优算法的磁流变阻尼隔震结构半主动控制

采用瞬时最优控制算法，对附加了磁流变阻尼器的多自由度隔震结构进行了半主动控制的数值模拟。首先，将被动隔震装置——叠层钢板橡胶垫与磁流变阻尼器相结合，形成磁流变智能隔震系统。其次，根据瞬时最优控制算法的基本原理，针对磁流变阻尼器的特点，建立与之相适应的半主动控制算法。最后，以六层隔震结构为例，进行数值分析。比较了被动与半主动控制的结构反应，并得到较好的控制效果。     

单层柱面网壳的粘滞阻尼器减振分析

采用粘滞阻尼器减振系统对单层柱面网壳的减振效果进行了较为系统的分析，分别考虑了阻尼系数C0、结构自身阻尼比ζ、屋面质量和结构自身刚度对结构减振系数δ的影响，同时考察了设置阻尼器的数目以及阻尼器的位置的影响。通过较大规模参数化分析，基本了解了粘滞阻尼器减振系统在单层柱面网壳中的减振规律。     

磁流变阻尼器的构造设计及其阻尼力性能的试验研究

本文根据磁流变液的材料特点和磁路设计原则，设计并制作了一个双出 杆的剪切阀式磁流阻尼器，在伺服试验机上对所设计制作的磁流变阻尼器的阻尼力性能进行了试验研究，并分析了影响阻尼力的各种因素。结果表明：所设计制作的磁流变阻尼器具有一定的剩磁，但剩磁对阻尼力可调系数的影响很小；所设计制作的磁流变阻尼器能够达到的最大阻尼力和阻尼力可调系数都很理想。由此得出结论，本文所设计制作的磁流变阻尼器具有卓越的阻尼性能，可在土木工程结构的半主动振动控制设计中加以推广和应用。     

被动及半主动摩擦阻尼器对合肥悲翠电视塔地震反应的 …

摩擦阻尼器是一种构造的耗能减振装置,已应用于国内外多座新建建筑的抗震设计和已建建筑的抗震加固。半主动摩擦阻尼器则通过调整阻尼器的起滑力来改善被动摩擦阻尼器的耗能减振性能。本文研究了被动及半主动摩擦阻尼器对于高耸塔架结构地震反应的减振效果。为满足摩擦阻尼器对高耸塔架结构风振控制的特殊需要,本文建立了合肥电视塔的空间桁架有限元模型和串联多自由度体系模型,并在形成控制力变换矩阵和计算摩擦阻尼器两端的相对     

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。     

基于AFSMC算法的结构非线性振动MR控制与仿真分析

作为最近发展起来的高性能半主动控制装置,磁流变阻尼器通过改变磁场强度来调节控制力,可靠度高,体积小,出力大,并且具有Fail-Safe的特点,是一种具有广泛应用前景的新型结构控制装置。本文主要研究结构非线性振动的磁流变阻尼半主动控制。首先采用我们提出的自适应模糊滑模控制(AFSMC)算法得到了结构非线性振动的主动控制力,然后参照主动控制力,提出和仿真实现了结构非线性振动的磁流变阻尼半主动控制。最后,针对3层和20层benchm ark非线性模型,每层均设置一个磁流变阻尼器,对在给定的地震动下的结构响应进行了计算,分析了半主动控制跟踪主动控制的效果,并且对于半主动控制下的结构位移响应、加速度响应等各项指标也进行了对比分析。仿真结果表明,由于自适应模糊滑模控制算法与半主动控制算法相结合可以很好地实现结构非线性振动的半主动控制,所以能够得到令人满意的控制结果。     

磁流变阻尼器对高层建筑风振反应的半主动控制

本文探讨了磁流变阻尼器在高层建筑风振控制中的应用，在经典线性最优控制理论的基础上，根据磁流变阻尼器的特点，提出了一种新型的半主动控制策略，应有该方法对一40层的钢结构的风振反应进行了计算机模拟，结果表明，采用磁流变阻尼器对高层建筑进行半主动控制的能够有效减小结构的风振反应。     

MODULATED HOMOGENEOUS FRICTION: A SEMI-ACTIVE DAMPING STRATEGY

A control strategy for semi-active friction devices leading to efficient hysteretic dissipaters is proposed. The control algorithm makes the contact force between the sliding surfaces of the damper proportional to the absolute value of the prior local peak of the damper deformation. This control logic leads to a non-linear force–deformation relation that satisfies homogeneity of degree one; this means that, like in a linear viscoelastic damping model, when the deformation is scaled by a constant, the force results are scaled by the same constant. The closed-loop system shows rectangular hysteresis loops which enclose an area proportional to the square of the deformation of the damper. Some characteristics of the dynamic response of structures incorporating this type of semi-active damper are investigated. It is demonstrated that in the case of single-degree-of-freedom models, the period of vibration and decay ratio are independent of the amplitude of vibration. In the case of multi-degree-of-freedom models with this type of nonlinearity, the free-vibration response can exhibit natural modes of vibration. A linearization method is proposed and modelling tools for the delay associated with actuator dynamics and for the flexibility of the brace connecting the damper to the structure are presented. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

基于半主动控制的MR阻尼器控制力优化

本文研究半主动控制系统中磁流变(MR)阻尼器的控制力优化问题,从而提高MR阻尼器的半主动控制效果。文中首先建立了多自由度结构MR阻尼器控制系统的运动方程;然后根据MR阻尼器的出力特性提出了结构控制的半主动控制律,并对控制率中MR阻尼器的最大控制力设计值提出了不同的优化取值方法;最后仿真分析了MR阻尼器的不同最大控制力设计值对不同自由度结构的控制效果。研究表明,当设计值取最优控制力的平均绝对值或均方根值时,MR阻尼器的最大控制力比最优控制力的最大值降低了85%,而控制效果降低不多,可以满足对结构的控制要求;降低最大控制力设计值后,不但可以充分发挥MR阻尼器的出力性能,而且可以缩小MR阻尼器的设计尺寸,便于工程应用。     

Green's function of support-excited structures with tuned-mass dampers derived by A perturbation method

A tuned-mass damper is a small damped spring-mass system which vibrates in resonance with the main structure to which it is attached so as to be able to dissipate vibration energy and reduce the structural response. In this paper, explicit forms of Green's function for the transient response of main structures equipped with the tuned-mass damper and subjected to support excitation are derived by perturbation techniques and provide an insight into the characteristics of the damper. It is found that there exists a critical damping level for the tuned-mass damper. If the damper damping is higher than this critical damping level, increasing the damper damping will enhance the structural response. When the damper damping is below this critical value, something called ‘beat phenomenon’ occurs where the structure will have a smaller response in the first beat cycle, but have a higher rebound in the following beat cycles.     

Experimental study of the semi‐active control of building structures using the shaking table

A magnetorheological (MR) damper has been manufactured and tested and a non‐linear model is discussed. The parameters for the model are identified from an identification set of experimental data; these parameters are then used to reconstruct the force vs. displacement and the force vs. velocity hysteresis cycles of the MR damper for the hysteretic model. Then experiments are conducted on a three‐storey frame model using impact excitation, which identifies dynamic parameters of the model equipped with and without the MR damper. Natural frequencies, damping ratios and mode shapes, as well as structural properties, such as the mass, stiffness and damping matrices, are obtained. A semi‐active control method such as a variable structure controller is studied. Based on the ‘reaching law’ method, a feedback controller is presented. In order to evaluate the efficiency of the control system and the effect of earthquake ground motions, both numerical analysis and shaking table tests of the model, with and without the MR damper, have been carried out under three different ground motions: El Centro 1940, Taft 1952, and Ninghe 1976 (Tangshan Earthquake in Chinese). It is found from both the numerical analysis and the shaking table tests that the maximum accelerations and relative displacements for all floors are significantly reduced with the MR damper. A reasonable agreement between the results obtained from the numerical analysis and those from the shaking table tests is also observed. On the other hand, tests conducted at different earthquake excitations and various excitation levels demonstrate the ability of the MR damper to surpass the performance of a comparable passive system in a variety of situations. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

逆变型磁流变阻尼器的实验和分析

磁流变液是一种性能优良的智能材料,用其制成的MR阻尼器是一种理想的半主动控制装置。本文提出了一种新型MR阻尼器——逆变型MR阻尼器,给出了逆变型MR阻尼器的设计方法,并设计了一个足尺的阀式逆变型MR阻尼器。实验证明逆变型MR阻尼器阻尼力可调,在电源失效或无电源时能够在大阻尼状态工作,这提高了半主动控制装置在地震中的使用安全性。逆变型MR阻尼器具有良好的可靠性、实用性和经济性。本文最后针对试验中阻尼器出力的可调范围比较小的问题给出了几种改进的思路。     

台湾某钢框架大楼采用阻尼器补强结构减震效果评析

阻尼器是一种效果良好的减震装置,将阻尼器安装于结构中能够适时为结构体系提供阻尼力,从而减小地震作用对结构的破坏。黏滞阻尼器对振动的反应比较敏感,在结构受到较小振动时就可以发挥其减震效果,其阻尼力会随着振动周期和使用状态温度的不同而变化。当地震发生时,安装在结构中的阻尼器会消减地震作用,降低传导到主结构体系的地震能量,减小结构相对位移。本文介绍了黏滞阻尼器的工作原理和安装有黏滞阻尼器的结构体系的阻尼比的计算方法,对减震结构的减震效果的评析方法做出探讨,并以一安装有黏滞阻尼器的台湾某既有钢框架结构为例,分析了(1)该结构在遭受地震作用时的地震反应;(2)该结构体系在不同地震作用水平时的阻尼比,包括主体结构阻尼比和黏滞阻尼器阻尼比;(3)结构安装黏滞阻尼器后的减震效果。实例对本文的减震评析方法和减震效果进行了说明和分析,计算及分析结果表明利用黏滞阻尼器加固既有结构能够取得较好的减震效果,本文所提减震效果评析方法是一种实用有效的评析方法,对类似工程的减震评析具有一定的参考价值。