足尺磁流变阻尼器的建模及动态特性

在过去三十年左右的时间里,结构保护系统受到了广大研究者的普遍关注.这种保护系统可以用来降低自然灾害(如地震、强风)对上木工程建筑的损害.由于磁流变阻尼器机械结构简单,动态范围大,能耗低,回复力大,鲁棒性良好,能够在满足不同工程项目需求的同时提供有效的结构抗震抗风手段,目前它是一种非常有前途的半主动结构减震装置.本文首先介绍了磁流变液体和装置的主要特性和优点,建立了磁流变阻尼器的伪静力轴对称模型,并将其结果和平行板模型以及阻尼器实验结果进行了比较.尽管伪静力模型对于阻尼器的设计十分有效,但是它们还不足以描述阻尼器的动态特性.对实际工程应用来说,动态响应时间是一项非常重要的性能指标.文章还讨论了影响磁流变阻尼器动态响应时间的因素,建立了基于Bouc-Wen模型的阻尼器动态模型.同时文章也提出了优化阻尼器动态响应的途径和方法以及其实验验证.     

新型黏弹性阻尼器足尺性能试验研究

黏弹性阻尼器是一种典型的被动控制装置,它可以通过黏弹性材料的剪切滞回耗能起到提高结构阻尼和减小结构地震或风振响应的作用.自主研发了损失系数不小于0.5的黏弹性材料,并基于此材料研发了新型国产黏弹性阻尼器.通过对黏弹性阻尼器足尺试件进行不同应变幅值、加载频率工况下的基本力学性能试验、以及低周疲劳性能试验,研究了不同工况下...     

基于遗传算法的磁流变阻尼器模型参数识别

磁流变阻尼器是一种具有广阔应用前途的半主动控制装置,但其复杂的力学特性很难精确描述。非线性参数模型是一个相对简单并且能够很好地描述磁流变阻尼器力学特性的力学模型,但该模型既是非线性的、又是非解析的,参数识别十分困难。结合传统遗传算法良好的全局搜索能力和二分法可靠的收敛性,本文提出了一种改进的遗传算法——层次压缩遗传算法。对非线性参数模型的参数识别结果显示：层次压缩遗传算法简单可行,具有较高的识别精度。同时也验证了非线性参数模型描述磁流变阻尼器阻尼力特性的准确性。     

带智能磁流变阻尼器的层间隔震混合控制研究

为了进一步提高层间隔震体系的整体抗震性能,提出在层间隔震体系中附设MR智能磁流变阻尼器控制装置,构成新型的混合层间隔震控制体系。通过对某实际工程算例的非线性仿真分析,系统地研究了这种新型混合智能层间隔震控制体系的有效性,并与传统被动层间隔震减震效果进行了对比。     

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。     

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。     

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。     

磁流变式调谐液柱阻尼器抑制结构

磁流变式调谐液柱阻尼器(MR-TLCD)是由调谐液柱阻尼器(TLCD)和磁流变液阻尼器(MRD)组成的新型半主动控制装置.依据Lagrange方程建立了MR-TLCD与单自由结构耦合运动方程,基于线性二次型经典控制计算出最优主动控制力,采用Bang-Bang、离复位以及限界Hrovat最优控制三种算法来实现半主动控制策略,以Nonhfidge地震动为例在Maflab/Simulink模块下进行了仿真计算.结果表明三种半主动控制策略中离复位控制最优,限界Harvot,Bang-Bang次之,且都优于被动控制效果.相对位移控制效果好于相对加速度,均方根值效果好于峰值效果.但MR-TLCD抑制结构受到此类特征周期地震作用时有放大加速度峰值可能.     

一种新型SMA阻尼器的试验研究

在对NiTi形状记忆合金（SMA）的力学性能试验研究的基础上,设计了一种新型SMA阻尼器,根据形状记忆合金丝的超弹性分段线性恢复力模型建立了阻尼器的理论模型,并通过阻尼器的性能试验研究验证了理论模型的正确性,试验结果表明这种阻尼器具有较好的耗能能力。     

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。     

导管架式海洋平台结构磁流变阻尼隔震的振动台试验

本文针对渤海JZ20-2MUQ导管架式海洋平台,进行比例为1：10的模型结构的振动台试验研究.首先,根据原结构的基本参数,确定试验模型的几何参数,并通过试验结构的扫频分析,确定其基本力学性能以及隔震层的相关设计参数;其次,对模型结构进行数值计算分析,以确定磁流变阻尼器的基本参数;最后,对模型结构进行振动台试验研究,分别考察3种地震作用下的结构反应.试验结果证明：导管架式海洋平台结构的磁流变阻尼隔震方案对于减少导管架结构的振动、平台甲板的加速度和隔震层相对位移是非常有效的.     

Earthquake response of asymmetric building with MR damper

Plan asymmetric buildings are very susceptible to earthquake induced damage due to lateral torsional coupling, and the corners of these systems suffer heavy damage during earthquakes. Therefore, it is important to investigate the seismic behavior of an asymmetric plan building with MR dampers. In this study, the effectiveness of MR damper-based control systems has been investigated for seismic hazard mitigation of a plan asymmetric building. Furthermore, the infl uence of the building parameters and damper command voltage on the control performance is examined through parametric study. The building parameters chosen are eccentricity ratio and frequency ratio. The results show that the MR damper-based control systems are effective for plan asymmetric systems.     

磁流变阻尼器在受控结构中的优化布置

高层建筑结构中由于地震引起的结构体系的振动是十分严重的,利用磁流变阻尼器进行振动控制的方法可以有效减小体系的振动反应、这种振动控制的效果,不仅取决于阻尼器出力大小和控制算法的优化,也取决于阻尼器在高层结构中的布置位置。首先对近年来出现的许多优化布置方法进行了阐述,论述了这些方法的优缺点,然后选用了一种优化布置方法并结合一个结构体系进行了阻尼器的优化布置研究,最后给出了阻尼器优化布置的几个原则。研究的结果表明通过阻尼器在高层结构中的优化布置可以有效提高振动控制的效果．     

An experimental study on using MR damper to mitigate longitudinal seismic response of a suspension bridge

In this paper, the seismic response reduction performance of magnetorheological (MR) damper is experimentally investigated for a suspension bridge. First, the force–displacement and force–velocity curves under a range of excitation frequencies, amplitudes and currents are obtained by mechanical behavior test of the RD1097 type MR damper. Then a new non-linear hysteretic model is proposed to model the mechanical behavior of the MR damper and the model parameters are identified from test data. An experimental method, as well as a set of testing setups with the MR damper for longitudinal seismic response reduction of a SDOF generalized system representing the fundamental longitudinal mode of suspension bridge, is developed. Finally, the seismic response reduction experiment subject to three kinds of earthquake excitations, including the Pingsheng Bridge earthquake wave, the El-Centro wave and the Taft wave, is carried out, and nine control cases, including uncontrolled, six passive control schemes with different input currents and two semi-active Bang–Bang control schemes, are tested. The results verify that the seismic response reduction experimental method is feasible and the good performance of seismic longitudinal response reduction of the suspension bridge can be achieved by MR damper. It is also shown that the passive control with optimum input current outperforms the semi-active Bang–Bang controls.     

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。     

可调滞回模型的磁流变阻尼器及其试验

本文在现在磁流变阴尼器性能研究的基础上，提出了可调滞回模型的磁流变阻尼器及其试验方法，并进行理论、试验及算例分析。首先，根据恒定电流下磁流变阻尼器的阻尼力滞力特性，利用磁流变材料特性的电流（即磁场）可控特点，建立了变电流下的阻尼力滞回模型；其次，在中通过电路板控制外加电流与装置变形间的函数关系，实现了变电流调节的阻尼力滞回模型；最后，将磁流变阻尼器与橡胶隔震装置结合，形成智能磁流变隔夺装置，并对一个单自由度隔震结构进行了数值仿真分析。