基于遗传算法的磁流变阻尼器模型参数识别

优化技术是一种以数学为基础,可用来求解各种工程问题最优解的应用技术.本文利用磁流变阻尼器动态特性数据,采用遗传算法进行阻尼器模型参数识别优化过程,最终将得到的磁流变阻尼器模型参数用于土木工程结构振动控制研究.已建立的磁流变阻尼器的动力特性将在不同的电场强度和变化的位移幅度下进行测试,可以得到在不同位移和速度下恢复力的滞回曲线,建立Bouc-Wen模型.把根据试验得到的滞回曲线和使用遗传算法对模型参数进行优化的结果进行比较可知,这种模型的参数可以以十分小的误差得到优化.     

一种新型电涡流阻尼器及阻尼性能研究

基于电涡流原理提出一种新型的可用于航天器振动被动抑制的电涡流阻尼器。首先,依托数值仿真建立阻尼器的磁场和力学有限元分析模型,对阻尼器的性能进行分析计算。其次,在振动测试实验台上进行阻尼特性测试,获得了小位移0.1 mm、大位移1 mm下的1 Hz～50 Hz频率范围内正弦激励作用工况下的阻尼系数。然后根据Bouc-Wen滞回模型建立了阻尼器的力学模型,研究了负载、阻尼器结构、交变洛仑兹力之间的关系。研究结果表明这种新型的电涡流阻尼器在外载激励作用下能够输出与仿真结果较为接近的阻尼力,且阻尼系数随激励频率变化具有明显的规律性,根据仿真和实验结果建立的阻尼力力学模型可以很好地用于电涡流阻尼器的力学特性仿真分析。     

一种聚合阻尼耗能结构理论模型与地震响应研究

针对高层框架核心筒剪力墙结构体系在地震作用下层间位移小,阻尼器难以发挥较好耗能作用的问题,基于内核心筒和外围框架结构的变形特点,在框架核心筒的聚合变形位置设置位移放大型高效阻尼器（SDA）,形成了聚合阻尼耗能结构体系（NSD）。分析了位移放大阻尼器的耗能力学性能,提出了普通型黏滞阻尼器（VD）和放大型黏滞阻尼器的阻尼力及耗能理论公式。设计制作了 3 倍位移放大型黏滞阻尼器和普通黏滞阻尼器的试验模型,进行正弦波往复加载试验,得到不同试验工况下黏滞阻尼器的滞回耗能曲线,并将理论曲线与试验曲线进行了对比,验证了力学模型的正确性;对比 SDA 与 VD 的耗能效果,得出在相同位移下,SDA 比 VD 滞回曲线更加饱满、耗能更为显著。进一步对一栋聚合阻尼耗能结构进行地震响应分析,结果表明与传统结构相比,聚合阻尼耗能结构具有良好的减震性能。     

利用电流变阻尼器的索振动控制实验研究

由于拉索具有极大的柔性,相对较小的质量,以及非常低的阻尼,其对风荷载及交通荷载引起的振动十分敏感.最近的研究方向也转向了对索振动使用电/磁流变阻尼器的半主动控制.本文通过在靠近下端锚固点的轴垂直方向设置电流变阻尼器来减缓拉索振动.实验中,我们对实际索结构中143m长的索取1/12的模型比,也就是建立一个12m长的索模型.设计了一个电流变阻尼器,在不同的激振力幅值和不同的使用电压条件下,对拉索-阻尼器系统的非线性振动特性进行了实验研究.最后计算了索控制后的振动衰减效果.     

磁流变阻尼器性能检测系统的研究

设计并研发了一种磁流变阻尼器性能检测系统,该系统可以完成不同激励下的磁流变阻尼器阻尼力的示功试验和速度特性试验。对电液位置伺服系统进行研究,提出一种基于幅值修正的实时迭代控制算法,实验表明,该控制算法能有效改善较高频的幅频特性下降问题,系统能复现高精度高频宽的正弦位移信号;选择Lord公司型号为RD-8041-1的磁流变阻尼器进行性能测试,测试结果表明,此系统能够有效测试磁流变阻尼器的滞回特性曲线,为磁流变阻尼器动力学模型的研究提供前提。     

旋转剪切式MR阻尼器的性能试验与改进滞回模型

基于Bingham力学模型,设计、制作小尺寸旋转剪切式MR阻尼器,通过数字式特斯拉计测量励磁线圈的磁感应强度.设计了阻尼器试验装置,并对此MR阻尼器进行2种激励位移、11种输入电流和4种激励频率共88种工况的力学性能试验,根据MR阻尼力—速度滞回曲线,克服Bingham模型在零速度附近不能说明阻尼力—速度的关系,引入惯性力项方法,提出了改进滞回曲线非线性力学模型.采用智能粒子群算法辨识修正的滞回力学模型参数,通过阻尼器试验数据与修正滞回力学参数值进行对比,证明此滞回模型能很好地描述MR阻尼器强非线性的动力特性.     

高效耗能阻尼器性能试验及理论研究

研发一种高效耗能新型阻尼器,对其进行不同位移幅值和加载频率下的力学性能试验,研究阻尼器的滞回耗能性能和位移频率相关性。根据该新型阻尼器构造特点及工作原理,建立力学分析模型,并对附加该阻尼器的建筑结构在地震作用下的动力响应进行分析。研究结果表明:相对于普通黏滞阻尼器,新型阻尼器阻尼力有显著提升,滞回曲线更加饱满,表现出更强的耗能性能;力学性能的位移频率相关性明显,阻尼力随加载位移频率的增大而增大;速度-力、位移-力试验曲线均与理论曲线吻合较好,力学分析模型合理;可减小结构自身黏滞阻尼耗能和滞回耗能,降低结构动力响应。     

基于黏滞阻尼器的连续梁桥减震控制振动台试验研究

目前国内外高烈度设防区域的很多桥梁均安装了黏滞阻尼器用于减震控制,其设计与布置均依据动力弹塑性理论分析和数值模拟,不仅缺乏振动台试验的验证,同时减隔震桥梁经历地震考验的相关工程实例也很少。设计并制作了孔隙式黏滞阻尼器,通过循环往复加载试验获得了其滞回曲线,进而将其安装在一座连续梁桥缩尺模型上进行了振动台试验,通过试验验证了其减震控制效果。试验结果表明:黏滞阻尼器的阻尼力随着频率的增大而增大,实测滞回曲线接近于椭圆;黏滞阻尼器对连续梁桥固定墩墩底应变和墩顶位移及活动支座的纵向位移响应均有良好的减震控制效果,不同地震波输入下的减震率有所不同,最大减震率达到50%以上。     

孔隙式黏滞阻尼器的力学特性研究

基于双出杆孔隙式黏滞阻尼器的力-位移曲线偏转现象及时程曲线的相位滞后现象,在考虑二甲基硅油剪切稀化特性和可压缩性的条件下,建立了黏滞阻尼器的速度-负载特性数学模型,通过MATLAB-Simulink模拟了黏滞阻尼器在正弦位移激励信号下的力学特性。研究结果表明,二甲基硅油的剪切稀化特性直接决定了黏滞阻尼器的输出阻尼力,而可压缩性则是导致黏滞阻尼器力-位移曲线发生偏转的主要原因,试验结果证明了该结论的正确性。     

具有复阻尼特征板式变摩擦阻尼器滞回性能研究

为使减震装置具有复阻尼特征,提出一种板式变摩擦阻尼器。基于静力平衡条件推导了根据阻尼器几何、物理参数确定其滞回模型的理论公式,采用非线性有限元对阻尼器在静力往复作用下的滞回曲线进行了模拟,通过低周往复试验进行了阻尼器滞回性能试验研究,基于上述方法对影响滞回性能的关键参数进行了研究。研究结果:该阻尼器的滞回曲线为位于一、三象限、关于原点对称的三角形,理论公式和数值模拟得到的滞回曲线与试验数据吻合得较好,影响阻尼器滞回性能的关键因素是弹簧刚度、2个摩擦因素和1个角度。结果表明该阻尼器的滞回曲线具有明显的复阻尼特征,滞回模型的理论公式和数值模拟结果可用于指导此类阻尼器的设计。     

新型电流变智能隔震装置的结构隔震效果分析

将电流变智能阻尼器与叠层橡胶隔震垫相结合,形成新型电流变智能隔震装置,对结构进行智能隔震控制。首先,进行了新型电流变智能隔震装置的设计,推导了转动电流变阻尼器控制力的计算公式,提出了电场强度和装置剪切变形之间的函数关系,实现了拟限位型和拟摩擦型的隔震装置模型;然后,针对电流变智能隔震控制的特点,提出了摩擦控制的判别规则并给出了计算公式,编制了相应的程序;最后,对应用电流变智能隔震装置的单自由度结构进行了数值分析,结果表明:两种类型的隔震装置对结构都有较好的控制效果,限制了隔震层变形的同时不增加隔震层的加速度,控制效果比较理想。     

粘弹性阻尼器的力学特性分析

在正弦输入的假设下,推导了用分数微分Maxwell模型建模粘弹性阻尼器时力和位移的表达式,并用该表达式分析了阻尼器的力学特性。将该算法的理论计算分别与已有的理论计算和试验结果进行比较,结果吻合的都比较好,证明了该算法的正确性。同时根据该表达式给出了粘弹性阻尼器能量耗散的计算方法。     

Vibration control of a smart material based damper system considering temperature variation and time delay

Summary This paper presents vibration control responses of an electrorheological (ER) damper system subjected to temperature variation and time delay. The field-dependent yield stress of the ER fluid is experimentally evaluated at various temperatures and the dynamic characteristics of the ER damper are investigated in order to obtain the time constant. These two properties are integrated with the governing model of a quarter car ER suspension system, and a sliding mode controller is formulated. Vibration control responses of a quarter car model installed with the ER damper system are evaluated under bump excitation.     

颗粒阻尼器布置方案对其减震效果影响研究

为明晰建筑结构用颗粒阻尼器布置方案对其减震控制效果的影响规律。以某1∶30比例缩尺钢筋混凝土框架结构为研究对象,设计制作了可用于缩尺模型的刚性连接颗粒阻尼器,结合建筑结构减震需求,对颗粒阻尼器的布置方案进行了设计,通过振动台试验研究了布置位置和阻尼器数量等参数对颗粒阻尼器减震控制效果的影响。结果表明:颗粒阻尼器布置位置处的结构均方根位移响应和峰值位移响应均有所降低,阻尼器减震控制效果良好;阻尼器布置位置对颗粒阻尼器减震控制效果影响显著,阻尼器宜布置于结构位移响应较大的位置,合理的阻尼器布置方案能够有效地控制结构的扭转响应;随附加颗粒阻尼器数量的增加,颗粒阻尼器对结构位移响应的减震控制效果提高,建筑结构可用附加质量比范围内,阻尼器布置数量越多,减震控制效果越好。     

多自由度车辆模型半主动悬架模糊控制

考虑到发动机、座椅及乘客等多种因素影响，建立了多自由度车辆模型，并利用RD-1005型可调阻尼器及其阻尼力滞回特性，设计了车辆半主动悬架振动模糊自适应控制系统。模糊控制器以车体振动位移误差及其变化率为输入，用重心法进行模糊推理可调阻尼力，运用龙格一库塔法计算出阻尼器活塞杆的位移。利用MATLAB对模型系统进行了计算机仿真研究，并侧重实现了输出阻尼力的自适应控制算法。仿真结果证实了程序的正确性和理论的可行性，对实际车辆半主动悬架系统的设计有一定参考价值。     

基于可变摩擦阻尼力的斜拉索半主动控制算法

通过比较线性粘滞阻尼器和摩擦型阻尼器的耗能,发现斜拉索采用摩擦型阻尼器获得的最大附加阻尼高于相应的线性粘滞阻尼器,进而提出了基于可变摩擦阻尼力的斜拉索半主动控制算法。该算法通过控制阻尼器位置处的拉索位移振幅来实时调节阻尼力,使其始终满足拉索-阻尼器系统的最优阻尼力幅值与最优阻尼器位移幅值的对应关系。按摩擦型阻尼器的方式耗能,系统获得的最大附加阻尼总是高于线性粘滞阻尼器的被动最优控制,且与振动频率无关,可以实现斜拉索的变频率多模态振动控制。最后,分别针对斜拉索的自由振动和简谐强迫振动进行了半主动控制算法的数值模拟,验证了其减振效果。     

基于磁流变阻尼器的机车横向悬挂半主动控制研究

半主动控制与被动控制和主动控制相比具有可靠性高、能耗低和容易实现的特点,正成为一种颇具前景的悬挂振动控制方式.利用磁流变液的流变特性制成的磁流变阻尼器是一种性能优良的半主动控制装置.本文首先建立了采用磁流变阻尼器的三自由度机车车辆横向半主动悬挂系统模型;在对磁流变阻尼器的阻尼特性进行试验研究的基础上,提出了一种磁流变阻尼器的数学模型,并用优化方法确定了的模型参数;而后提出了一种半主动控制策略,得到了系统的振动响应;与被动悬挂相比,采用磁流变阻尼器的机车横向半主动悬挂系统可显著降低悬挂质量的加速度值.     

Design and damping characteristics of magneto‐rheological fluid damper for special object

Aiming at the vibration characteristics of a small type steel frame, based on the theory of non‐Newton liquid, from the physical property of the magneto‐rheological fluids, the shear stress model of magneto‐rheological fluids damper is built up, the non‐linear characteristics of the magneto‐rheological damper is described, and the parameters of designed magneto‐rheological damper are obtained. The vibration characteristics of the frame structure is studied using magneto‐rheological damper, the results show that after the magneto‐rheological fluids damper fixed, the vibration response of the frame structure is decreased by 42 % for the first mode, which validates the damping effect of the developed magneto‐rheological damper, which provides the theoretical and experimental proof for the design of magneto‐rheological damper.     

Semi-active control of metal foam magnetorheological damper

A new type of foam metal magnetorheological damper is designed, and its performance in semi-active control is investigated. At first, magnetorheological fluid is stored in the pore of metal foam, and with the action of magnetic field, magnetorheological fluid is extracted from metal foam, and then fills up the shear gap to produce magnetorheological effect. The magnetic field density in the shear gap is studied by the software Ansys finite element method, the magnetic flux density in the working gap is obtained in the different exciting current. A testing rig, including the vibration generator, laser displacement sensor, proportion integration differentiation control and cantilever beam, is built to investigate the semi-active control performance of metal foam magnetorheological fluid damper. The result indicates that metal foam magnetorheological fluid damper has a good controllable damping property. When the exciting current is about compared with the vibration amplitude of cantilever beam magnetorheological fluid damper the vibration amplitude without foam metal magnetorheological fluid, the displacement of cantilever beam decreases by 44.4 %, which validates the semi-active control effect of the foam metal magnetorheological fluid damper.