基于主动控制优化被动黏滞阻尼器及混合隔震研究

针对隔震结构在超防烈度下隔震层位移响应过大问题,提出了基于主动控制算法优化被动粘滞阻尼器的策略。并将被动粘滞阻尼器安装于基础隔震结构形成被动混合控制结构,采用此被动混合控制能够基本实现主动混合控制的控制效果,实现以更加经济简便的方式解决隔震结构在超防烈度下隔震层位移响应过大问题。首先将主动控制装置设置于隔震层形成主动混合隔震控制体系,采用主动控制算法获取隔震层主动控制力与速度特性,其次,利用主动控制力与速度关系曲线,通过最小二乘法拟合被动粘滞阻尼器的最优阻尼系数与速度指数,最后将设计出的被动粘滞阻尼器安装于隔震层,形成被动混合隔震控制体系。以一栋七层基础隔震结构为受控模型,通过对主动混合隔震控制体系与被动混合隔震控制体系的仿真分析可知：主动混合隔震控制对隔震层位移的减震率分别为39.41%,45.04%及55.54%;被动混合隔震控制对隔震层位移的减震率分别为36.40%,44.30%及52.51%;被动混合隔震控制对于隔震层位移的减震率能够达到主动混合隔震控制效果的90%以上,被动混合隔震控制对于隔震层加速度响应的减震率能够达到主动混合隔震控制的60%以上,被动混合控制也同样实现了减小隔震层地震响应的同时不增加上部结构的响应,依据主动控制算法设计的被动粘滞阻尼器形成的被动混合控制结构能够基本实现主动控制的效果。说明依据主动控制设计被动粘滞阻尼器实现主动控制效果的思想的可行性。     

粘滞阻尼器与磁流变弹性体阻尼器对高层工业厂房混合控制振动台试验研究

为研究粘滞阻尼器和磁流变弹性体阻尼器的混合结构控制对大偏心高层钢结构化工厂房的减震效果,将12个粘滞阻尼器安装在设备四周,12个磁流变弹性体阻尼器以层间支撑形式安装在钢框架结构中,分别对无控结构、粘滞阻尼器的单一控制结构以及粘滞阻尼器和磁流变弹性体阻尼器的混合控制结构进行八度罕遇Eicentro波、TAFT波、人工波(峰值为400 cm/s2)作用下的振动台试验。通过对结构响应的对比分析,结果表明:粘滞阻尼器的单一控制对设备的减震效果很好,对钢框架结构的减震效果很小;而两种阻尼器的混合控制对钢框架和设备都起到了很好的控制效果,并且两种阻尼器的混合控制优于单一阻尼器控制。     

磁流变阻尼器智能基础隔震系统的模糊控制

将新型控制装置磁流变阻尼器应用于基础隔震结构,设计了符合磁流变阻尼器特点的模糊控制器,根据隔震层位移和加速度决定控制电压的大小.3层隔震结构的仿真结果表明,模糊控制技术有利于发挥磁流变阻尼器的性能,模糊控制方案的减震效果优于被动控制方案.     

位移相关摩擦阻尼基础隔震结构地震分析

采用Bouc-Wen滞回模型和库仑摩擦模型来模拟铅芯橡胶隔震垫和摩擦阻尼器的力学模型,建立了位移相关摩擦阻尼隔震结构运动方程.数值分析表明,在常规强震激励下,位移相关摩擦阻尼能减少隔震层位移,但会增加上部结构的层间位移和加速度反应;而在脉冲型近场地震激励下则不仅能显著降低隔震层位移,同时对上部结构的地震响应也有一定的减震效果.参数分析对位移相关摩擦阻尼器的三个主要设计参数的合理选取给出了建议.     

T形芯板摩擦阻尼器在高层钢框架结构振动控制中的研究

在结构上附加耗能减震装置是结构被动控制的一种。T型摩擦阻尼器作为一种新型摩擦耗能装置,因其在结构中减震时受到的影响参数少,所以被广泛用来结构的减震隔震。本文通过对在高层钢框架结构中配置T形芯板摩擦阻尼器,在罕见地震作用下的动力分析,并应用SAP2000软件对比分析得到框架结构的位移、内力响应差异,验证了T形芯板摩擦型阻尼器在对高层钢框架结构具有很好的耗能减震效果。     

减隔震混合装置对大跨度斜拉桥地震响应的影响

为研究减隔震混合装置对大跨度斜拉桥的减震限位效果,以一座(67+110+360+110+67)m的大跨斜拉桥为研究对象,采用ANSYS有限元软件建立了全桥动力分析模型,基于非线性时程分析法研究了采用摩擦摆支座和液体粘滞阻尼器的减隔震混合装置对大跨度斜拉桥抗震性能的影响,并通过参数分析确定了较为合理的减隔震装置参数。研究结果表明:主桥纵桥向布置减隔震混合装置可以有效解决大跨斜拉桥的抗震问题;相比单独采用液体粘滞阻尼器,减隔震混合装置改善了桥塔和过渡墩的受力,进一步减小了主梁及塔顶的位移;综合考虑结构的地震响应和工程造价,该桥减隔震混合装置中阻尼指数α取0.4,阻尼系数C取12000 kN/(m·s~(-1))~(0.4)时可以取得较好的减震效果;减隔震混合装置中摩擦摆支座和液体粘滞阻尼器可以协同作用,减震耗能明显。     

GPC和LQR算法在压电摩擦阻尼隔震结构中的应用

将压电摩擦阻尼器与叠层橡胶垫组成可控隔震系统,根据压电摩擦阻尼隔震系统的特性选择了线性二次型最优控制（LQR）和广义预测控制（GPC）作为整套隔震系统的控制算法,并将半主动控制算法作为控制输出策略;用时程分析法对结构的动力反应进行对比,验证了其隔振效果。结果表明：无论是多遇地震还是罕遇地震,这种隔震体系都可以大大降低结构的地震反应,其中各楼层加速度反应减小75％以上,层间位移减小70％～80％,结构的位移反应主要集中在隔震层;该控制算法大大降低了隔震层的位移,改善了控制效果。     

磁流变阻尼器抗震应用的试验研究

将磁流变阻尼器安装在一1：6三层钢框架结构模型上，进行了模拟地震振动台试验．试验采用不同的控制方法，了解了半主动变阻尼结构在地震波作用下的动力特性，同时对比研究了安装与未安装磁流变阻尼器时结构的动力反应试验结果，并对安装磁流变阻尼器结构的试验结果和弹塑性分析结果进行了分析．     

渤海某平台磁流变智能阻尼隔振控制

目的 研究了利用主动变阻尼控制系统优化方法设计磁流变智能阻尼隔振平台结构，为实际工程利用磁流变阻尼器为结构减振设计提供方法。方法 采用ANSYS软件提供的结构刚度矩阵庞大，不易进行半主动和主动控制系统设计，根据ANSYS有限元分析提炼出简化计算模型，基于主动最优控制设计方法，设计了磁流变阻尼隔振系统，进行了冰激振动和地震动作用下的磁流变阻尼智能振动控制反应分析．结果 该平台半主动磁流变阻尼隔振体系对导管架端帽处最大位移和甲板处最大加速度均有很好的控制效果，隔振层位移满足采油工艺要求．结论 主动最优控制设计方法是一种很好的设计方法，具有广泛的应用前景；对于平台结构半主动磁流变智能阻尼隔振体系是较好的控制方案．     

钢管混凝土框架-核心筒减震结构的控制效果研究

以一30层钢管混凝土框架-核心筒结构为研究对象,在结构不同位置以不同的连接方式设置相同数量的粘滞阻尼器,形成4种减震方案,并进行了三条地震波作用下的弹塑性时程分析,研究结果表明:在大震作用下,与普通钢管混凝土框架-核心筒结构相比,设置了粘滞阻尼器的结构在层间位移角、层剪力和结构耗能等方面均有一定的控制效果;减震控制效果与粘滞阻尼器的设置位置和连接方式有关,将粘滞阻尼器沿高度均匀地设置于核心筒和框架之间时,减震效果最优.在钢管混凝土框架-核心筒结构中设置粘滞阻尼器不同程度地改善了结构的抗震性能,若对阻尼器的设置方式进行优化,将会最大程度地发挥阻尼器的减震效果.     

能量集中耗散与调谐质量阻尼系统

提出用能量集中耗散的方法替代调谐质量阻尼器,被动控制结构的地震响应。采用摩擦耗散能量,放弃了粘滞阻尼,通过角频率和振动分析探讨了能量集中的原因和最佳集能系统的参数,利用数值仿真说明了摩擦系数对减振效果的影响。     

半主动磁流变减振驱动器的工作原理及应用

为了降低土木工程结构的振动，采用具有能耗低，出力大，反应速度快的智能材料－磁流变液设计制作了一种新型的半主动控制装置－磁流变减振驱动器（MR damper)。介绍了磁流变液的工作机理，分析了磁流变减振驱动器的参数影响了设计装置时应考虑的因素。针对安装有磁流变减振驱动器的单自由度结构进行了仿真分析，结果表明合理的选择参数并结合较好的控制算法能够很好地控制结构的反应，结构的最大位移可降59％，基底剪力可降低37％。当不加磁场时，磁流变减振驱动器相当于被动的粘滞液体减振驱动器，仿真分析结果表明它降低了结构的反应，所以它是一种安全无故障装置。因此，磁流变减振驱动器是一种理想的半主动制装置。     

建筑结构地震反应的智能隔震控制

研究了ER／MR阻尼器和隔震垫组成的智能基础隔震地结构地震反应的半主动控制方法，智能基础隔震系统中ER/MR可调阻尼器能够有效地改善被动基础隔震系统的性能，保护基础隔震系统因过大的水平变开而产生失效破坏。根据智能基础隔震的特点，建立了基于瞬时最优控制的半主 动控制策略，仿真计算表明智能基础隔震系统不仅能够减小上部结构的地震反应，还能够有效地保护隔震系统的变形，是一种性能非常优异的智能控制系统。     

高架桥结构参数对基于MR阻尼器半主动控制的影响

在地震作用下,高架桥由于其结构特点会产生大幅地震振动,而半主动控制能够有效地控制结构的大幅地震振动.半主动控制一般以被动控制为主体,仅需少量能量用以改变被动控制系统的参数或切换工作状态,以适应系统对最优状态的跟踪.半主动控制往往是针对既有工程结构,所以只能在控制装置和算法上进行改进以达到对既有工程结构的最优控制.为了充分发挥半主动控制的能力,可以考虑从结构设计上进一步提高半主动控制效果.根据高架桥的结构特点,建立了高架桥-MR阻尼器体系的简化模型.在EL-Centro、Taft和Kobe地震波作用下,使用MR阻尼器中修正的宾汉姆模型和剪切型最优控制(Clipped-optimal control)算法对高架桥的半主动地震响应控制进行了研究,分析了结构参数对基于MR阻尼器半主动控制效果的影响.     

磁流变阻尼器与磁悬浮系统并联隔振研究

针对磁悬浮隔振装置参振质量大,系统的等效刚度、等效阻尼受控制参数稳定区域的限制,在振动幅值较大时的抑振效果不理想的问题,设计了一种小位移大阻尼力的挤压式磁流变阻尼器,为磁悬浮隔振系统附加阻尼,可以显著减小系统振动.介绍了该磁流变阻尼器的设计方法,实验特性,并将该磁流变阻尼器与磁悬浮装置并联起来,实验证明,这种方法可以显著减小振动,提高系统隔振性能.     

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。     

磁流体-泡沫金属阻尼器减振性能的研究

基于磁流体的性质随磁场强度变化及泡沫金属孔隙微小、均匀等特点,将磁流体与泡沫金属两种材料结合,提出了一种新型磁流体阻尼器.建立了新型磁流体阻尼器的阻尼力模型及其减振系统的非线性数学模型.通过实验验证了磁流体阻尼器的减振性能.结果表明,提出的非线性模型能较为准确地反映新型磁流体阻尼器的阻尼力特性和减振特性;在一定参数范围内,该磁流体阻尼器能满足振动系统对不同阻尼的要求.