压电材料智能摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振反应的半主动控制

压电材料是一种新型智能材料。本文将压电材料和被动摩擦阻尼器相结合设计出一种新型智能摩擦阻尼器,并采用基于经典最优控制理论的半主动控制策略对高耸钢塔结构风振反应的控制进行了研究,对国内即将兴建的第一高钢电视塔──合肥翡翠电视塔进行了算例分析。为满足摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振控制的特殊需要、文中还建立了房耸钢塔结构的空间桁架有限元模型和串联多自由度体系模型,并在形成广义控制力作用位置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。本文研究表明,压电材料智能摩擦阻尼器可以有效地抑制高耸钢塔结构的风振反应。     

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．     

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     

新型压电摩擦阻尼器的有限元分析及试验研究

利用压电陶瓷的压电效应,研发出一种基于半主动控制的新型压电摩擦阻尼器,介绍其构造和工作原理。建立新型压电摩擦阻尼器的ABAQUS有限元模型,得出阻尼器在不同工况下的滞回曲线,并进行其滞回性能试验,用试验值验证阻尼器有限元模型的相似性,两者得到的阻尼器摩擦力变化趋势相近;采用ANSYS建立安装有新型压电摩擦阻尼器的输变电塔模型,利用MATLAB计算输变电塔模型各层的加速度响应,验证新型压电摩擦阻尼器在实际结构中的摩擦耗能性能,为其工程应用提供理论依据。     

基于压电摩擦阻尼器的输电塔模型结构控振分析与试验研究

研究了新型压电摩擦阻尼器对输电塔结构模型在地震作用下的振动控制问题。提出了一种新式的拉索-压电摩擦阻尼器减振系统,对安装有拉索-压电摩擦阻尼器减振系统的输电塔结构模型进行了振动台试验,试验中采用最优Bang-Bang半主动控制策略对阻尼器出力进行实时调节。对试验进行数值模拟分析,并将分析结果与试验结果进行对比,同时对结构的耗能进行了时程分析。结果表明:拉索-压电摩擦阻尼器减振系统能有效减小输电塔结构模型在地震过程中的响应;模拟与试验结果相吻合,说明了模拟结果的可靠性良好。     

新型压电摩擦阻尼器力学性能及应用分析

为了使结构在地震过程中能有效地抗震耗能,提出了一种新型的半主动压电摩擦阻尼器。对压电陶瓷的电压-位移关系进行了理论和试验分析。详细介绍了新设计的压电摩擦阻尼器的构造和工作原理。测试和分析了压电摩擦阻尼器在不同预压力和不同工作压电陶瓷数量下的出力性能和阻尼器的摩擦系数。论述了适用于该阻尼器的模糊控制理论并建立了模糊控策略。最后基于所设计的压电摩擦阻尼器和所形成的模糊控制策略,利用MATLAB软件对一个拟进行振动台试验的输变电塔模型进行了模拟,得到了输变电塔模型在无阻尼器和有阻尼器两种情况下的顶层位移和加速度时程曲线,并对其进行了对比分析。结果表明,所研发的新型压电摩擦阻尼器具有良好的出力性能,使结构能有效地抗御地震灾害。     

新型压电变摩擦阻尼器的研发与性能试验

本文采用商用标准件叠层压电驱动器和圆形摩擦盘,研发了能提供水平任一方向可调摩擦阻尼力的新型压电变摩擦阻尼器,能与圆形隔震垫协同工作复合而成智能隔震系统.文中首先提出了新型压电阻尼器的基本结构,制作了试验室比例的模型;其次针对压电驱动器变形在微米数量级的特点和约束钢架的刚度特性,提出了基于有限元分析的形状系数和可调正压力计算方法.并用约束钢架变形试验验证了有限元分析的正确性;最后通过阻尼器性能试验提出了连续型的阻尼力计算模型,一种适合于实际工程应用的摩擦阻尼力模型.提出的新型压电摩擦阻尼器构造简单,阻尼力调节方便,响应速度快,特别是便于进一步增大阻尼力调节倍数,能够较大地推动压电阻尼器实用化进程.     

TMD参数对高耸结构风振控制的影响

以电视塔为例，研究了被动TMD系统对高耸结构风振控制的效果和影响其控制效果的相应参数，然后对TMD参数进行了优化设计，得到了系统更加突出的控制效果。     

新型钢筋混凝土摩擦阻尼器的研究

提出了一种新型钢筋混凝土摩擦阻尼器的构造和工作原理。在实验室建立了一个两层复合隔震的钢框架模型,该模型采用了新型钢筋混凝土摩擦阻尼器和隔震墩并联作为隔震层。通过对多种工况下的钢框架模型进行振动台激振试验,分析对比试验数据,研究该新型钢筋混凝土摩擦阻尼器-隔震墩并联复合隔震层在不同预紧力和不同加速度幅值输入时的动力特性及减震效果。本试验结果表明,新型钢筋混凝土摩擦阻尼器具有优秀的耗能减震性能。新型钢筋混凝土摩擦阻尼器-隔震墩并联复合隔震技术是一种减震效果明显,廉价实用,极具前景的新型隔震技术。     

压电-T型变摩擦阻尼器及其性能试验与分析

本文结合压电驱动器和T型摩擦阻尼器的特点，提出了压电-T型变摩擦阻尼器，并建立了阻尼器输入电压主动调节或按位移和速度相关调节的阻尼力模型。其次，设计制作了最大阻尼力450N、阻尼力可调倍数2.5～3倍的小比例模型压电-T型变摩擦阻尼器，进行了可调阻尼力性能试验，得到了输入电压主动调节和分别按位移和速度相关调节的阻尼力滞回曲线，试验结果与阻尼力模型分析结果吻合较好。此外，探讨了压电-T型变摩擦阻尼器的规格化设计，分别设计了最大阻尼力20kN和200kN、阻尼力可调倍数2的压电-T型变摩擦阻尼器参数。压电-T型变摩擦阻尼器构造简单、阻尼力调节方便、响应迅速，是一种性能优燎能阻尼器.     

粘弹性-摩擦阻尼器在底部框架砌体结构抗震加固中的控制应用

本文根据新型粘弹性－摩擦阻尼器的耗能特点和底部框架砌体结构动力特性，提出通过对底部框架砌体结构设置粘弹性－摩擦阻尼器，达到对底部框回体结构抗震加固的目的。文中推导了粘弹性－摩擦阻尼器和人字型支撑的组合层间单元刚度短阵和控制力向量，建立了设置粘弹性－摩擦阻尼器框架结构地震反应时程分析的控制方法。     

ER智能材料在结构振动控制中的应用

ＥＲ智能材料是一种可控流体,它能在电场的作用下可从牛顿流体变为剪切屈服应力较高的粘塑性体,且这种转变连续,可逆,迅速,因此,可用它来制作可调阻尼器,实现对工程结构风振和地震反应半主动控制,本文在简要地介绍了ＥＲ智能材料电流变效应的基本原理和影响因素之后,建立了适用于土木工程结构控制用的二种类型的ＥＲ可调阻尼器的工作原理和力学模型,并在介绍了ＥＲ可控阻尼器对工程结构风振和地震反应半主动控制的实施原则     

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。     

三种阻尼减振结构抗震性能的对比分析

对设置两种新型摩擦阻尼器(T形芯板摩擦阻尼器和拟粘滞摩擦阻尼器)和粘滞阻尼器的单自由度结构及多层实际工程结构进行了时程分析研究。结果表明，一方面三种阻尼器都能有效地控制结构的反应，另一方面T形芯板摩擦阻尼器的位移控制效果略好于拟粘滞摩擦阻尼器，但是后者的加速度控制效果好于前者。     

磁流变阻尼器对高层建筑风振舒适度的半主动控制分析

高层建筑风振舒适度的控制是结构抗风设计的一项重要内容。本文提出了磁流变阻尼器对高层建筑风振舒适度控制的一种设计方法。由于加速度是舒适度的判别标准，因此，首先通过对依据现行规范计算和用计算机模拟两种方法下得到的加速度进行比较，进而对模拟的脉动风荷载进行合理的修正，并以此作为抗风设计的依据；其次，根据磁流变阻尼器在不同位置时的控制效果，合理地布置控制装置，在此基础上，通过对加速度的有效控制来满足结构舒适度要求；最后，对磁流变阻尼器的参数进行合理的设计，达到优化的目的。     

ER智能阻尼器对结构半主动控制的试验与分析

ＥＲ智能阻尼器是一种以可控流体－电流液为主导材料的结构半动控制装置。本文通过试验验证了ＮｉｃｏｓＭａｋｒｉｃ和本文作者提出的ＥＲ智能阻尼器力学模型的正确性。在此基础上,通过对ＥＲ半主动控制结构的制震效果分析得到了以下结论：（１）ＥＲ智能半主动控制 制振效果较大地超过了ＥＲ被动控制结构和普通支撑结构。（２）要使ＥＲ智能半主动控制结构的制振效果较佳,必须合理选择半主动控制的策略。（３）结构的刚度比Ｋ２     

基于SMA-压电摩擦智能阻尼器的空间杆系结构优化控制

基于形状记忆合金(SMA)的超弹性特性和压电陶瓷(PZT)逆压电效应,设计了一种SMA-压电摩擦智能阻尼器。针对遗传算法局部搜索能力差,容易陷入早熟的缺陷,提出了一种改进的遗传算法,并以多模态控制性能指标作为优化准则,对一空间杆系结构的阻尼器布置进行了优化分析。采用线性二次型最优控制(LQR)算法,选取4个阻尼器,分析了未改进和改进后的两种最优布置方案对结构地震反应的控制效果。结果表明,改进后的遗传算法有更好的收敛性,更强的寻优能力,能使阻尼器得到更优的布置位置;改进的遗传算法得到的阻尼器优化布置方案可以更加有效地降低结构的地震峰值反应。     

SMA-压电半主动混合阻尼器减震控制分析

将形状记忆合金（Shape memory alloy,简称"SMA"）与压电摩擦阻尼器复合设计了一种半主动混合阻尼器,对SMA丝进行了材性试验,分析了循环圈数、加载速率和应变幅值对SMA丝力学性能的影响。基于试验数据,以速度方向和应变值作为神经元输入,建立了SMA的BP神经网络本构模型,并利用T-S模糊逻辑求解压电陶瓷驱动器输出电压,对1个2层的钢框架结构进行了无控、SMA被动控制和混合控制MATLAB仿真分析。结果表明:SMA的BP网络模型预测的应力误差大多集中在20 MPa以内,且误差较大点主要集中在加载的初始段和卸载的结束段等数值较小的点,BP神经网络能够较好地预测SMA丝的本构曲线。相比SMA被动控制,混合阻尼器可以更加有效地降低结构的动力反应。     

地震作用下压电摩擦阻尼器网壳结构的动力稳定度判定研究

在能量法的基础上推导了杆系结构的动力稳定度判定准则,运用本课题组自主研究的压电摩擦阻尼器的各种参数,并提取参数运用到结构体系中。通过在单层网壳结构中设置压电摩擦阻尼器,利用稳定度判定准则分析了没有压电阻尼器和嵌有压电阻尼器的网壳结构的动力失稳特性。结果表明:结构动力稳定度能量判定准则能够有效地判别结构动力失稳的时刻,能直观的分析结构各个状态的参数。判定过程方便,判定结果直观,并且说明压电阻尼器能有效抑制网壳结构的振动响应。     

MR阻尼器对桅杆结构风振响应的智能半主动控制

本文基于修正的拉格朗日坐标描述法，推导了空间四节点纤绳单元的大位移刚度矩阵的具体表达式。在将桅杆结构离散为空间四节点纤绳单元和梁单元的计算模型的基础上，建立了桅杆结构非线性风振响应分析的有限元方法。根据瞬时最优主动控制的原则，提出了MR阻尼器对桅杆结构风振反应智能半主动控制基于阻尼器位移的“开关—耗能”半主动控制策略。算例结果表明MR阻尼器能有效地减小桅杆结构的风振反应。