多目标优化方法在输电塔阻尼器布置中的应用

为了更深入的研究结构风振控制中阻尼器的位置优化问题，以遗传算法为基础，应用多目标优化方法对输电塔阻尼器的合理布置进行了探讨，并提出了一种改进的适应性权重--代间比较权重.选取输电塔的H∞范数和阻尼器的总量作为优化的目标函数，对适应性权重与代间比较权重方法的优化效果进行了对比.优化结果表明，应用代间比较权重方法只需较少的进化代数即可获得合理的阻尼器布置形式，不仅有效地控制了输电塔的风振，同时减少了阻尼器的安装数量     

双目标优化与生成对抗网络结合的框架结构阻尼器布置方案智能设计方法

为实现框架结构的阻尼器智能化布置,结合减震设计原理和智能算法,采用双目标优化算法和生成对抗网络算法分别进行阻尼器竖向和水平智能布置研究,并将该方法应用到两个框架结构减震设计工程案例中。在框架结构减震设计中,采用双目标优化算法进行阻尼器竖向布置,并与逐层逼近法、工程师设计和非减震设计进行对比,结果表明,采用该优化算法得到的阻尼器竖向布置方案能有效降低层间位移角和楼层加速度,提高结构的抗震性能。在确定各楼层的阻尼器数量后,利用训练好的生成对抗网络生成模型,可快速、自动地选择和确定各楼层阻尼器的平面安装位置,生成的平面布置与工程师设计的平面布置在相似性差异度综合评价指标上小于临界值0.1,说明两者相似度较高,且有利于提高原结构的抗扭能力。将双目标优化算法与生成对抗网络相结合,不仅能满足框架结构的减震性能目标,而且可实现阻尼器布置方案的智能设计,提升减震工程设计效率。     

基于能量原理的粘弹性阻尼器优化布置

对于粘弹性阻尼器的布置优化,传统的搜索法计算效率较低.本文针对该问题提出了一种适用于初步设计的简单优化方法.首先从能量守恒的角度出发建立地震输入能量与阻尼器耗散能量之间的关系,并结合单自由度体系地震能量反应谱和阻尼器的滞回耗能特性,估算减震结构所需安装阻尼器的总数.然后以阻尼器总耗能最大作为优化目标,根据多自由度体系运动方程,推导出阻尼器在减震结构各层布置数量与结构振型间的关系,从而得出阻尼器优化布置方案.最后结合算例将本文方法与搜索法计算结果进行对比分析.结果表明本文方法能在保证一定计算精度的情况下显著地提高计算效率.     

基于精细时程积分的输电塔风振响应下的拓扑优化

为了解决输电塔的动力优化问题,提出了基于精细时程积分法的动力拓扑优化方法.以某特高压输电塔为实例,建立了输电塔在模拟风作用下的运动方程,并采用精细时程积分法求得风振响应.以求得的动力响应约束为条件,运用遗传算法对输电塔进行了拓扑优化,即对输电塔的截面尺寸、根开和塔身拓扑构型进行优化,并考虑截面、根开和构型耦合因素,运用M atlab编程实现了输电塔杆件布置最优,结构优化后用钢量减少了7.81%.该方法既保证了输电塔结构的安全性,又降低了输电塔的用钢量.     

输电线路的风致振动被动耗能控制

研究了输电塔线体系基于摩擦阻尼器的风致振动控制问题。提出了一种适用于高耸输电塔结构风振控制的摩擦阻尼方式，并采用多自由度模型建立了输电导线的动力分析模型。建立了安装有被动摩擦阻尼器的塔线耦联体系的动力分析模型和动力分析方法。研究表明，摩擦阻尼器具有较好耗能能力，可以有效地减小输电塔的风致振动，但其减振效果必须基于优化的阻尼器参数。     

高压输电塔的摩擦耗能减震控制

采用被动摩擦阻尼器研究了输电塔在强烈地震作用下的减震控制问题.采用多自由度模型建立了输电导线的动力分析模型.针对输电塔线体系的平面内振动和平面外振动分别建立了安装有被动摩擦阻尼器的塔线耦联体系的动力分析模型和动力分析方法.结果表明,摩擦阻尼器是一种形式简单、具有较好耗能能力的控制装置,可以有效地减小高压输电塔的地震反应.     

SMA阻尼器在输电塔-线体系中的风振控制研究

输电塔-线作为风敏感结构，易受到风荷载的影响而发生破坏，有必要采取控制技术来减少危害。本文采用新型SMA阻尼器布置在输电塔-线体系上进行风振控制。使用有限元软件建立输电塔-线体系模型。基于MATLAB软件，采用线性自回归滤波器法模拟随机脉动风荷载的时程样本。根据SMA阻尼器的减振原理和工作方式，设计六种不同的布置方案，并分别进行风振响应分析，提取不同方案下塔顶加速度和位移时程，并模拟三种风速的风荷载，进一步分析不同方案下的减振效果。根据阻尼器本身的结构与材料，对阻尼器进行参数分析，改变阻尼器的弹簧刚度、铅块厚度、SMA丝材料，并分别分析效果。结果表明：在方案中，在塔头上布置阻尼器对塔顶位移控制效果最好，沿塔身布置阻尼器对塔顶加速度控制最好。在弹簧刚度在500 N/mm时取得最佳减振效果、铅块厚度为7 mm时可以取得最佳减振效果。     

大跨越输电塔线的断线振动及控制

借助有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立塔-线耦合模型,采用显式动力分析技术,探讨塔-线体系对断线响应的仿真方法.同时,在塔头安装铅芯橡胶阻尼器,研究该阻尼器对体系断线相应的振动控制效果.通过汉江大跨越算例,验证了断线仿真方法的实用性和铅芯橡胶阻尼器对输电塔在线路断线作用下振动控制的有效性.     

偏心结构非线性黏滞阻尼器位置优化的遗传算法求解

目的研究遗传算法在偏心结构中非线性黏滞阻尼器位置优化的应用问题,通过与穷举法结果比较,验证了该优化方法的可行性.方法分别采用了二进制的对称分组和自由分组两种编码方式,基于改进的遗传算法（MGA）和有限元分析软件SAP2000API开发了一种面向偏心结构中阻尼器快速优化布置的平台.推导了基于拟合标准反应谱生成的人工地震动记录的方法,提出了两种为抑制偏心结构扭转效应而设计的评价函数,然后引入两个性能评价指标,进行了大量逐步积分数值分析.与穷举法比较验证了该优化平台对于偏心结构中,给定数目黏滞阻尼器位置优化结果的可靠性和高效性.结果评价函数的设计和编码方法的选择对阻尼器优化影响较大,场地地震动输入会影响阻尼器的位置优化与编码方法的选择相关;力学参数的改变不影响阻尼器的位置分布,但非黏滞阻尼器阻尼系数和阻尼指数取值适中,可以兼顾层间位移角最大楼层和结构总体反应两个方面的减震效果.结论遗传算法与有限元方法的结合,可以方便快捷地解决偏心结构中阻尼器的位置优化的问题.但评价函数、编码方法以及地震动输入的选择要结合实际工程的需要.     

输电塔结构的拓扑优化设计方法

目的 为提出一种高效的输电塔结构拓扑优化方法和简单实用的用户操作界面.方法 在蚁群优化思想的基础上,采用逻辑变量表示节点间是否有杆件连接,将结构拓扑优化问题转换成为经典的旅行商问题,成功实现了输电塔结构在离散系统下的拓扑优化.基于MATLAB系统平台,编写了输电塔结构拓扑优化设计程序和用户界面.结果 通过对两个经典拓扑算例的演算,证明了蚁群算法在设计平面和空间输电塔桁架结构时具有很好的拓扑优化效果和工程实用价值.结论 笔者提出的基于蚁群算法的输电塔结构拓扑优化数值模拟结果,明显优于其他拓扑优化方法,程序实现了输入数据和输出结果规范化和可视化的要求.     

大跨越输电塔线体系气弹模型风洞试验

针对大跨越输电塔线耦合体系的风振响应问题，以规划中的世界第一高塔--某大跨越输电塔线工程为原型，采用离散刚度法设计制作了塔线体系的气弹模型，并在紊流风场中进行了多个风向角、多个风速下的单塔和塔线体系气弹模型风洞试验.试验结果表明，输电塔的响应可以分解为共振响应与背景响应.通过分析塔线耦合作用对输电塔2部分分量的影响，揭示了塔线体系的风振响应特性.塔线体系与单塔相比，由于阻尼的增加导致共振响应有所降低，而迎风面积的增大使得背景响应有较大幅度的提高.分析塔线体系总的风振响应必须同时考虑塔线耦合作用对2部分分量的影响.     

雷暴冲击风作用下高耸输电塔风振响应

基于考虑雷暴移动的冲击风风场模型,将非稳态高斯过程的冲击风脉动风速表达为稳态高斯过程和调幅函数的乘积,联合运用FFT算法和谐波叠加法模拟了冲击风水平方向脉动风速.通过风洞试验得到输电塔风载体型系数.采用准定常假设,并考虑到风向不断随雷暴的移动而改变,提出了作用于输电塔的雷暴移动冲击风风荷载模型.采用Runge Kutta法分析了输电塔在冲击风荷载下的风振响应.针对冲击风过程的非稳态特性,采用多样本统计方法定量分析了输电塔响应动力放大作用,着重探讨了不同尺度的冲击风对输电塔风致响应的变化规律.冲击风尺度变化对输电塔响应影响较大,但对动力放大系数影响不明显.当冲击风的最大风速为60 m/s时,位移动力放大系数为1.4左右.     

特高压大跨越输电塔动力特性和风振响应分析

针对特高压大跨越输电塔跨越档距大、塔体高且负荷重的特点,从材料选取、导线排列方式、结构动力特性以及风振响应等几个方面对1000kV特高压双回路跨越输电塔进行分析,总结了所研究塔型的动力特点,对其风振系数进行了计算和讨论,并根据动力特性分析提出了结构设计中风振系数的取值方法。结果表明：风振系数具有较大的离散性,不同塔身高度应取不同的值进行计算;该方法为特高压大跨越输电塔的结构设计提供了参考。     

脱硫排烟一体式钢塔TMD减振效果分析

发电厂中新型脱硫排烟一体式钢塔属于复杂的高耸薄壁结构,由于顶部截面突然变细,风荷载作用下极易产生较大振动,为了减小风致振动,提出了适用于脱硫排烟一体式钢塔的调谐质量阻尼器（tuned mass damper, TMD）减振方案.基于流固耦合理论,建立了结构场与流场计算模型,成功利用数值风洞方法计算了有无TMD结构的风振响应,并通过现场风振监测对数值方法的可靠性进行了验证.结果表明,该脱硫排烟一体式钢塔振型以局部或整体的平动、转动、屈曲与扭转为主,通过在塔体顶部设置TMD,位移动力响应最大值降低41%,均方根值降低75%.频谱分析表明,结构安装TMD后部分低频振型被激起,同时主频率对应的动力响应大大降低,TMD对于该脱硫排烟一体式钢塔可以起到较好的减振效果,为类似高耸薄壁结构的风振控制提供了参考.     

粘弹性阻尼器在控制输电塔风振反应中的应用

研究了在粘弹性阻尼器控制下，大跨度输电塔的动力特性及风振反应，并对比了各项动力特性，证明输电塔在粘弹性阻尼器控制下有较好的减振效果．     

基于增量动力分析法的高层建筑-阻尼器系统地震易损性分析

高层建筑在远场强地震下可能发生严重震害,通常在建筑中设置阻尼器实现消能减震,降低建筑物主体结构地震响应以减轻震致破坏。现行建筑抗震设计规范已经给出了建筑中阻尼器的通用设计方法,然而,建筑-阻尼器系统在强地震下的实际响应是否与设计结果有所偏差、在同一设防目标下不同类型阻尼器的性能是否存在差异尚不清楚。基于现行建筑抗震设计规范,设计了20层钢框架结构以作为阻尼器性能评估的Benchmark模型,并以同一减震目标设计了3类典型阻尼器：摩擦阻尼器、粘滞阻尼器和防屈曲支撑,基于所拟合的阻尼器试验曲线,对阻尼器进行参数设计,给出了典型阻尼器的数值模型。基于场地类型选取了10条地震动进行增量动力分析,对比评估了3类典型阻尼器对结构抗倒塌性能的控制效果。采用基于位移的结构性能水准评价指标,研究了3类典型阻尼器的减震控制效果,结果表明,对于采用基于中国规范设计的高层建筑-阻尼器系统,速度型的粘滞阻尼器控制效果最优,位移型的摩擦阻尼器和防屈曲支撑次之,且性能相近。     

屋顶安装型风力机塔架风振反应分析

为了研究屋顶安装型风力机塔架在风荷载作用下的动力性能,对该塔架进行风振时程反应分析.建立考虑叶片传至塔架作用力的塔架振动方程,采用引入快速傅里叶变换(FFT)技术的谐波叠加法分别模拟得到叶片和塔架的风速时程,利用叶素理论计算叶片传至塔架作用力.研究屋顶集风效应和叶片旋转对此类风力机塔架风振反应的影响.结果表明考虑屋顶集风效应后塔架的风振反应有一定增强;叶片旋转情况下塔架位移和弯矩显著增加.     

Maxwell粘滞阻尼器耗能结构的风振响应与等效风荷载取值

运用随机平均法,对Maxwell粘滞阻尼器耗能结构的随机风振响应与等效风荷载取值进行了研究．研究通过建立结构运动方程,利用基于随机平均分析完全相同的等效准则,建立了上述阻尼器的等效阻尼计算公式,最后。基于频域法,得出结构设计响应和等效设计风荷载取值的计算公式。并给出了算例．