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。     

基于MRE减振器的变刚度半主动减振系统分析

磁流变弹性体(MRE)是一种新型的磁流变材料,具有磁致模量可控、可逆等优点,可广泛应用于各种可变刚度的减振器。变刚度系统是经典半主动控制系统之一。为了验证MRE减振器应用于变刚度半主动减振系统的有效性,从硅橡胶基MRE的制备入手,对其压缩性能进行了测试,测试结果表明硅橡胶基MRE的压缩模量的相对改变量达到了211%;然后对各层均装有MRE减振器的某5层框架结构进行了仿真分析,采用两种控制算法对结构进行控制比较。仿真结果表明:基于MRE减振器的变刚度半主动减振系统能有效减小框架结构的各层位移,两种控制算法得到的控制效果相近,控制效果显著。     

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。     

考虑土-结构动力相互作用的TMD结构减震控制

本文分析了TMD(Tuned mass damper)在刚性地基和柔性地基情况下的减震控制机理,以某6层钢筋混凝土框架结构为研究对象,分别考虑了土-结构动力相互作用对无TMD控制结构的影响,场地条件对TMD减震控制性能的影响和土-结构动力相互作用对TMD减震控制性能的影响。通过分析得出TMD控制系统的减震效果除了与输入地震动特性有关外,还与场地条件、上部结构和基础的动力特性等因素有关。如果土-结构动力相互作用体系的自振周期远离输入地震动的卓越周期,则相互作用体系的地震响应较小。地基土越软,框架建筑结构层间相对位移地震响应也就越小。如果考虑土-结构动力相互作用效应的影响设计TMD调频系统的自振周期,则TMD的控制效果会有一定程度的提高。     

中承式钢筋混凝土拱桥自振特性分析

利用有限元通用软件ANSYS,对一中承式钢筋混凝土拱桥进行了结构自振特性的数值模拟分析,求出了自振频率、振型等动力参数,对其模态特征进行了描述,并通过变换拱桥的主要结构参数对比分析了它们对结构自振特性的影响.结果表明:自振频率随矢跨比的减小略有提高;横撑有助于增强拱肋的横向刚度,减小拱肋面外振动,提高抗风稳定性;各振型的自振频率值随拱肋刚度的提高近似成线性增大,可以通过改变拱肋刚度来调整其自振特性.研究结果可以为同类桥梁的抗震设计提供参考.     

新型半主动调谐质量阻尼器减震性能的数值模拟

为了改良被动式调谐质量阻尼器(TMD)对建筑结构的减震效果,本文提出了一种新型的可实时调节频率和电涡流阻尼的半主动调谐质量阻尼器(SATMD)。由Hilbert-Huang变换(HHT)识别出结构的瞬时频率,通过基于HHT的控制算法实时调节SATMD的质量进行频率的调谐;通过基于线性二次型高斯(LQG)的控制算法实时调整磁导间距来调节电涡流阻尼系数。为了验证SATMD对建筑结构的减震效果,以一单自由度结构模型为例进行地震响应模拟,同时采用一经优化设计的被动TMD作为对比,并考虑由于主结构的累积损伤等引起自身频率下降而造成被动TMD的去谐效应。以主结构的加速度和位移时程峰值、整体均方根值及TMD的耗能性能作为评价指标,对比了SATMD在主结构发生损伤前后对被动TMD的改良效果。数值模拟结果表明,在主结构发生损伤前后,SATMD均比经优化设计的被动TMD有更好的减震效果及耗能能力。     

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.     

基于功率流法梯式轨枕轨道减振性能研究

为研究梯式轨枕轨道的减振性能,将梯式轨枕轨道系统简化为四端网络。利用功率流法,分析纵向轨枕截面宽、高以及枕下弹性垫板动刚度、材料损耗因子对梯式轨枕轨道系统减振性能的影响。分析表明:枕下弹性垫板动刚度增大,使得传递到整体道床的总功率流增大,同时纵向轨枕的自振频率也增大;枕下弹性垫板材料损耗因子、纵向轨枕横截面宽、高的增大,都能使传递到整体道床的总功率流减少,同时纵向轨枕截面宽、高的增大降低了纵向轨枕自振频率。因此,应尽量增大纵向轨枕截面面积和枕下弹性垫板材料损耗因子以及减小枕下弹性垫板动刚度,从而获得更好的减振效果。     

运行状态下海上单桩风机系统自振频率分析

系统自振频率限制是海上风机结构设计中的一个关键因素。运行状态下风机动力荷载会引起基础的水平侧移,较大的水平侧移会导致基础刚度的降低,进一步影响风机系统的自振频率。该文基于有限元软件ABAQUS平台,建立单桩式海上风机结构系统的自振频率数值模型,并讨论运行状态下基础水平侧移对大直径海上风机系统自振频率的影响。模型中考虑了塔筒的变截面特性;桩-土相互作用通过p-y曲线方法模拟;桩和塔采用梁单元模拟;通过Pushover分析汇总出水平侧移引起的桩顶水平刚度。研究结果表明:桩基侧向位移会降低风机结构体系的自振频率;桩基侧向位移对基频的影响较小,对高阶频率的影响显著;大直径海上风机的频率计算中可忽略风机运行状态对体系自振频率的影响。     

调谐液体减振器的减振作用分析

本文以水箱-结构体系为对象,研究了调谐减振器的减振作用,肯定了它的减振效果,对其减振效果与液体自振频率、液深等因素的关系进行了分析。在本文中水箱的计算模型是三维的,液体用半解析单元离散,结构为一多自由度体系。本文计算模型的自由度数目较一般有限元法大大减少。     

排架支承式渡槽自振频率的简化计算方法

本文对于排架支承式渡槽自振频率的简化计算方法进行了研究，对于竖向力、柱和横梁的刚度的相对变化对结构自振频率的影响也进行了研究，从研究结果可发现随着竖向力的增加该结构的自振频率逐渐降低，柱和横梁的刚度的相对变化对于结构的自振频率有比较大的影响。本文的研究成果可为渡槽结构的设计计算提供了参考依据。     

刚度突变MDOF体系动力损伤识别

在结构损伤识别中,损伤发生的时间、损伤定位及损伤程度是三个核心问题。本文利用HHT方法结合经验遗传-单纯形算法分析刚度突变MDOF体系在地震波输入下结构的动力损伤识别问题,并以刚度突变4DOF结构体系在ELCentro地震波输入下结构动力特性识别为例进行了讨论。通过Fourier变换得到了结构损伤后的自振频率,利用HHT方法识别出结构损伤发生的时间,在此基础上运用经验遗传-单纯形算法识别出结构损伤后的刚度,从而确定了损伤的程度。     

大跨度斜拉立体桁架的自振特性分析

采用分块兰索斯法(BLOCK LANCZOS)计算了大跨度斜拉立体桁架的自振频率与振型,分析总结了该结构的自振特性的特点,探讨了跨度、塔高、塔柱的刚度、桁架高度、拉索的间距和拉索刚度以及屋面荷载等参数对结构自振频率的影响。计算表明,大跨度斜拉立体桁架结构体系频谱分布比较密集且具有较低的自振频率。文中得出的一些结论,对工程结构的设计与分析具有一定参考价值。     

拟负刚度阻尼减振结构的动力特性与减振效果分析

对拟负刚度阻尼减振结构的动力特性与减振效果进行了研究。首先,证明了采用拟负刚度控制方法时,结构响应与外荷载之间满足齐次性;其次,对拟负刚度阻尼减振结构的加速度放大系数和位移放大系数进行了研究,并与粘滞阻尼减振结构的加速度放大系数和位移放大系数进行了比较;最后,对地震荷栽作用下拟负刚度阻尼减振结构的减振效果进行了分析。研究结果表明：当外荷载与结构的频率比大于1或结构的周期较长时,拟负刚度控制对结构绝对加速度的控制效果要好于粘滞阻尼减振结构的控制效果,对结构位移的控制效果要差于粘滞阻尼减振结构的控制效果。     

多自由度减振磁流变阻尼器的设计研究

针对磁流变阻尼器存在的磁流变液体沉淀、结构复杂、阻尼通道设计不尽合理等问题和工程应用中多自由度减振的实际需求,采用阻尼通道的锥形孔结构、平行圆盘缝隙式设计和分体式结构、实现磁流变阻尼器易安装、散热好、效率高和多自由度减振使用的目的.通过台架试验研究,分析了控制电流、激振频率和振幅对阻尼器阻尼特件的影响,结果表明所设计的...     

张弦网壳结构的自振特性及地震响应分析

对安徽大学体育馆屋盖张弦网壳结构的动力特性进行了分析,采用时程分析法对改变矢跨比的张弦网壳结构进行水平、竖向地震作用分析。分析结果表明,张弦网壳结构的自振频率密集,结构的低阶整体振型以竖向振动为主,刚性网壳下布置索杆施加初始预应力可以提高结构竖向刚度并由此提高结构基频;结构空间刚度的变化决定结构在不同方向地震作用响应的特点。     

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.     

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。     

AP1000核电站屏蔽厂房BIS-TMD新型结构及其抗震性能研究

针对核电站传统结构在服役期间可能出现的地震破坏,应用建筑结构隔震减震技术,将AP 1000核电站的非能动安全理念推广到结构抗震领域,提出了屏蔽厂房基础隔震-调频质量阻尼(BIS-TMD)新型结构,大幅度地提高了屏蔽厂房的抗震安全。基于屏蔽厂房各部分的功能要求,修改了屏蔽厂房各部分的连接方式,在增加附加质量很小的情况下,实现了本新型结构。基于AP 1 000基础隔震结构的研究成果,构建了本新型结构的参数优化模型,给出了TMD支座的选型参数,研究了本新型结构的减震机理。通过与传统结构、基础-隔震结构和TMD结构等比较,表明了本新型结构综合了BIS和TMD的优点,能够很好地抵御地震大小和频谱、重力水箱水质量、TMD支座和BIS支座力学性能等因素变化对减震效果的影响;具有显著的减震效果,稳定的抗震鲁棒性和良好的场地适用性,能够很好地满足核电站抗震安全的要求。