基于压电堆的网壳振动智能控制研究

利用压电材料的压电效应机理,设计出一种压电主控作动杆件,分析其工作原理和设计方法.然后利用模糊智能控制进行仿真,将其应用于网壳结构振动智能控制分析中,结果表明压电主控作动杆可有效地减小结构的加速度和位移响应,为其在桁架结构中的应用打下良好的基础.     

多维多点输入下压电智能网壳结构的动力稳定性分析

以40 m跨度K6型单层球面网壳为研究对象,采用时程分析法对大跨空间网壳结构进行了多维多点输入和单点一致输入下的地震响应分析,比较了2种地震荷载作用下的结构响应;将大跨空间网壳结构中受力较大的杆件替换为压电智能杆件,对比分析了多维多点输入下结构安装压电智能杆件前后的地震响应变化。结果表明:多维多点输入相对单点一致输入对大跨空间网壳结构会产生更加不利的影响,在网壳结构的抗震设计中是必须考虑的;安装压电智能杆件后结构多数杆件的地震响应明显减小,达到了稳定控制的效果。     

压电网壳抗震主动控制振动台试验

运用压电智能材料频响范围宽、响应速度快的特点,设计制作了双向受力压电主动杆件,通过动力特性以及驱动性能测试,得到了压电主动杆件的驱动增益函数和频响特征;基于遗传算法,对网壳结构进行主动控制时主动杆件的数目和布置位置进行了优化设计;运用8个自主研制的压电主动杆件,对一凯威特网壳模型进行了主动控制振动台试验,对压电主动杆件采取循环开/关闭合驱动的方法,实现了对结构的多点最优控制,并使结构的竖向及水平加速度和位移均得到了良好的控制.结构的模态频率最大抑制达到14％,模态阻尼比最大提高了2.2.     

小波分析在结构损伤判别中的应用及试验研究

随着大型土木工程的兴建,采用先进的仪器和科学的方法来进行在线监测和诊断对结构健康状况的评估起着越来越重要的作用.但无论是基于固有频率变化,还是振型变化,以及基于柔度或刚度变化的测量方法,都存在着一个共同的局限性,就是对微小损伤和疲劳损伤的识别,由于其探测灵敏度不够,显得力不从心,因此需要寻找一种更有效的损伤检测手段.小波变换作为一种新的信号处理方法,综合了时域分析方法和频域分析方法的优点,属于多分辨率的时频分析方法,具有伸缩、平移和放大功能,可以用不同的尺度或分辨率来观察信号,实现既在时域又在频域的高分辨局部定位,对于非平稳信号的处理是非常适合和必要的,正是结构损伤检测的基本要求.给出了结构整体进行损伤判别的方法,将各层能量在各频段进行分解,通过能量变化情况给出了结构损伤程度的判定方法,并且在三层钢筋混凝土框架结构的损伤判别试验中得到应用,试验结果与理论分析吻合较好,从而证明了提出的损伤判别方法的可行性与准确性.     

基于神经网络的智能结构控制与试验研究

智能结构是指系统的几何特性和运动特性在运行中能根据工作的要求而进行调整的结构。由于振动激励的复杂性和不确定性使得智能结构控制具有高度的非线性,因此很难建立准确的动力模型,神经网络强大的非线性映射能力和自适应学习、记忆的特点使得它非常适合于解决智能结构控制问题。本文主要对基于神经网络的结构控制理论进行了研究,通过对压电智能结构基于神经网络的反馈控制进一步确定了控制算法和控制效果。最后进行了三层框架结构的振动台试验,通过对压电材料基于神经网络的反馈控制来主动调节压电层的轴向变形,以此对结构施加控制力,试验结果表明各层加速度都得到了有效地控制。     

地铁车站中柱抗震性能试验研究

根据南宁地铁清平坡站的实际情况,采用1:2缩尺比设计了普通钢筋混凝土柱和钢筋混凝土分体柱进行拟静力试验,研究普通钢筋混凝土柱和钢筋混凝土分体柱的破坏模式,分析各类构件的延性、刚度退化、滞回耗能等抗震性能.试验结果表明:分体长柱、短柱的延性系数分别达到3.44,4.34,其耗能系数分别达1.25,1.47;分体柱的刚度退化较为缓和,充分表明分体柱具有较好的抗震性能.     

压电主动控制在空间结构动力失稳中的应用及试验研究

针对传统空间网壳结构容易发生动力失稳现象以及不具备自我调节与自我控制的能力,本文提出了基于智能材料对网壳结构动力失稳进行主动控制的思路,推导了动力失稳主动控制的有限元方程,从理论上证明了通过主动控制,可以避开或减小结构动力失稳区域。进行了主动控制优化设计,随着主动杆件的增多,对动力失稳的控制效果增强,结构动力失稳主动控制一般需要基于多点控制;通过网壳结构动力失稳主动控制试验,结构整体的加速度和位移得到了良好的控制效果,使结构中的应力得到合理的重分布,结构的动力特性得到调整,其动力稳定性能得到提高。     

压电堆式驱动器对空间钢框架地震反应的主动控制

随着建筑结构向大型化发展,将智能材料应用于建筑结构的减震已经成为一个重要的研究领域,压电智能结构就是目前的研究重点之一.介绍了压电堆式驱动器,建立了结构在地震作用下的运动方程和基于LQG控制理论的最优控制方法.将驱动器布置在空间钢结构框架的底层柱上,并对其在地震激励下的反应进行了主动控制实验研究.结果表明,结构各层的响应均有不同幅度的降低,压电堆式驱动器可以有效地抑制和减小结构的地震反应.     

大垮空间结构智能监测优化设计及信号处理

针对结构形式复杂以及安全性能要求高的大跨空间结构的健康监测,充分利用压电材料抗压性能好、传感速度侠的优点,设计了一种将拉力转化为压力且不承受弯矩的新型压电传感器;根据传感器的工作原理,建立了相应的有限元模型,推导了传感器工作的模态方程;基于最大输出原理给出相应的目标函数,运用遗传算法高效地解决了传感器布置位置优化问题;针对结构承受荷载的不确定性以及响应信号的随机性,运用小波分析对振动信号进行采集处理,避免了观测溢出.对一大跨结构进行智能监控数值仿真,结果表明,通过优化布置的新型传感器安全、可靠、高效地实现了大跨空间结构的智能监测,对响应信号进行小波分析处理,在消噪的同时保证了信号处理的稳定性.     

结构压杆动力稳定性研究分析

通过对轴向受随时间变化的周期性动荷载作用的压杆，即压杆的参数共振问题进行分析研究，运用Hamilton原理，考虑了阻尼及纵向共振的影响，得出了阻尼及纵向共振对失稳区域的影响区域，为工程实践提供了参考。