基于结构扭转反应控制的MR阻尼器位置研究

提出采用磁流变阻尼器MR控制钢筋混凝土框架—剪力墙偏心结构的扭转反应,并分析影响因素及规律。采用Matlab/Simulink工具进行数值仿真实验,分析MR阻尼器的控制策略、MR阻尼器数量以及竖向布置、水平布置等因素对偏心结构扭转反应控制效果的影响。结果表明:MR阻尼器能够有效控制偏心结构的扭转反应,其中半主动控制策略可以取得较稳定的控制效果,MR阻尼器数量和位置对结构扭转反应的控制效果具有较大影响。     

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.     

压电变摩擦阻尼器对结构地震反应的自协调模糊控制

为减轻结构的地震反应,制作了一款新型的压电变摩擦阻尼器,并设计了自协调模糊控制算法用于结构的振动控制,控制的目标是减轻结构的位移和加速度反应,通过模糊控制算法建立了压电变摩擦阻尼器电压与结构的响应关系,给出了量化因子的计算公式,建立了模糊控制器来考虑地震波对量化因子的影响。算例表明,对于安装有压电变摩擦阻尼器的结构,采用模糊控制算法控制结构振动效果非常好。     

两种半主动MR阻尼器对电视塔的风振控制

依据MR智能阻尼器的力学模型，以合肥翡翠电视塔为工程背景，研究MR智能阻尼器对电视塔结构风振反应的控制效果分别采用了2种半主动控制策略：一种是基于现代最优控制理论的LQR半主动控制，另一种是基于局部反馈的模糊丰主动控制策略计算实例结果分析表明：采用MR智能阻尼器对结构进行半主动控制能有效地减小电视塔结构的风振反应.     

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.     

MR阻尼器在空间网壳结构风振抑制中的结构几何参数影响

磁流变液(MR)阻尼器是一种新型智能材料减振装置,将MR阻尼器以适当方式和网壳结构结合,形成具有智能材料杆件的空间网壳结构,以达到抑制结构风振的目的,研究了结构几何参数对空间网壳结构的抗风减振效果的影响.研究表明,网壳结构的几何参数的改变对加入MR阻尼器后的网壳结构在风荷载作用下的减振效果具有一定程度的影响.     

高架桥纵向水平地震反应与控制

探讨了高架桥结构多自由度体系纵向地震反应LQR(LinearQuadraticRegulator)半主动控制算法以及计算模型,并利用Matlab语言编制的程序对其进行了数值仿真计算.计算结果表明,将隔震技术与利用MR阻尼器的半主动控制技术相结合,能够有效地减小高架桥的地震反应.并且指出MR阻尼器的设置位置以及结构的参数对控制效果有较大影响;当控制器设置于相邻梁体之间时,在地震作用下主梁与桥墩的位移幅值均有较大降低;当控制器设置于梁体和桥墩之间时,主梁的位移幅值有所降低,但控制效果较小.     

基于泛布尔代数的MR阻尼器半主动控制方法

针对高层建筑的特点，舍弃寻求被控制对象的精确数学模型，运用泛布尔代数控制系统分析工具，首次提出了一种基于泛布尔代数的MR阻尼器半主动控制方法，并应用此方法对12层楼的高层结构受控地震反应的模拟仿真，获得满意的结果。     

基于递归神经网络的减震结构模糊控制研究

根据神经-模糊控制理论和减震结构混合控制理论,利用基于弹塑性时程分析自动提取减震结构模糊控制规则的方法获取原始训练样本,能考虑不同地震动特性的影响.应用带偏差单元的递归神经网络(RN-NWBU)形成减震结构模糊控制规则的关系生成方法和推理合成算法,能够实现神经网络驱动的混合控制结构体系模糊推理,从而能实现神经-模糊控制器的设计,应用装设有神经-模糊控制器的系统能够在线控制结构地震反应.通过半主动调谐质量阻尼器(SATMD)与消能减震相结合的混合控制结构体系的数值仿真分析,可看出本文方法能有效地在线控制结构地震反应.本文对推动结构控制理论的发展具有重要意义.     

应用SMA阻尼器的巨型框架悬挂结构减震分析

应用形状记忆合金(Shape memory alloy简称SMA)的超弹性和阻尼特性设计了一种新型SMA阻尼器。介绍了这种阻尼器的构造和工作原理;建立了SMA阻尼器的力学分析模型。采用结构动力学有限元方法,分别建立了应用SMA阻尼器控制和无阻尼器控制的巨型框架悬挂结构的三维实体有限元模型,对两种结构体系进行了地震时程分析。结果表明,应用SMA阻尼器控制的结构体系能有效地减小主-子结构的相对和绝对位移、相对和绝对加速度响应。保证了结构的安全性和使用的舒适性,具有很好的减震效果。     

Integrated intelligent control analysis on semi-active structures by using magnetorheological dampers

The control strategy is very important for semi-active control or active control systems. An integrated intelligent control strategy for building structures incorporated with magnetorheological (MR) dampers subjected to earthquake excitation is proposed. In this strategy, the time-delay problem is solved by a neural network and the control currents of the MR dampers are determined quickly by a fuzzy controller. Through a numerical example of a three-storey structure with one MR damper installed in the first floor, the seismic responses of the uncontrolled, the intelligently controlled, the passive-on controlled, and the passive-off controlled structures under different earthquake excitations are analyzed. Based on the numerical results, it can be found that the time domain and the frequency domain responses are reduced effectively when the MR damper is added in the structure, and the integrated intelligent control strategy has a better earthquake mitigation effect.     

弧形闸门优化模糊半主动减振控制

采用水力学边界条件优化和结构优化是降低水工弧形闸门流激振动的重要措施，但这些措施对流激振动的削弱仍然有限，且不能应用于已建成闸门的减振。采用结构控制的方法是解决流激振动问题的进一步措施。针对某大型水利枢纽导流底孔弧形闸门，在闸门上布置若干MR阻尼器，采用优化模糊半主动控制来减小振动。计算结果，表明采用优化模糊半主动控制能有效地抑制弧形闸门流激振动反应，可取得与LQ半主动控制相当的效果。     

智能基础隔震结构的剪扭耦联地震反应分析

研究了ER／MR智能隔震系统对框架结构地震反应的半主动控制。根据智能基础隔震的特点，建立了基于模糊控制的半主动控制策略。仿真计算表明智能隔震系统不仅能够显著减小上部结构的地震反应，还能够有效地保护隔震层的变形，是一种性能非常优秀的智能控制系统。     

设置磁流变阻尼器的结构地震响应分析

研究了弹塑性系统的恢复力数学模型及磁流变阻尼器的力学模型,对设置和未设置磁流变阻尼器的3层框架结构进行了仿真分析.结果表明,在地震作用下,磁流变阻尼器可以减小结构水平位移,且安置在不同位置,抗震效果也不同.     

Performance of viscous fluid dampers coupling adjacent inelastic structures under near-fault earthquakes

The behavior of viscous fluid damper applied in coupling structures subjected to near-fault earthquake was studied. The structural nonlinearity was characterized by Bouc-Wen model and several near-fault ground motions were simulated by the combination of a recorded earthquake (background ground motion) with equivalent velocity pulses that possess near-fault features. Extensive parametric studies were carried out to find the appropriate damping coefficient. Performances of viscous fluid dampers were demonstrated by the relationship between the force and displacement, the maximal damper force and stroke. The control performances were demonstrated in terms of the response reductions of adjacent structures. The results show that the dynamic responses of adjacent structures are mitigated greatly. Proper damping coefficients of connecting fluid dampers have a small difference, while adjacent structures under different near-fault ground motions with the same peak acceleration. The maximum force of damper is about 0.8 MN, and the maximum damper stroke is about ±550 mm. Satisfied viscous fluid dampers can be produced according to the current manufacturing skills.     

基于模糊控制的磁流变阻尼器结构半主动控制

阐述了模糊控制器的基本原理和设计步骤，形成了适合于磁流变阻尼器结构的模糊半主动控制策略；基于磁流变阻尼器的Bingham模型，采用Matlab模糊工具箱进行模糊半主动拉制设计，建立了磁流变阻尼器模糊半主动控制的3层钢筋混凝土框架的Simulink仿真分析。与其他已有研究结果进行比较，证实了磁流变阻尼器模糊半主动控制方法的有效性。     

MR阻尼器对地震反应的模糊半主动控制

基于磁流变 (MR)智能阻尼器修正的 Bingham模型 ,采用 Matlab模糊工具箱进行模糊半主动控制设计 ,并利用 Simulink对升船结构进行仿真分析。研究表明 :MR智能阻尼器能有效地减小结构顶部厂房地震鞭梢效应 ,模糊半主动控制策略是有效的结构半主动控制策略。     

Study on optimum arrangement of hysteretic dampers in frame structure

The earthquake mitigation effect of hysteretic dampers is not only related to the number, stiffness, strength, deformation ability of dampers but also to the strength and stiffness of the structure. This paper studied the condition that structures should be in when the hysteretic dampers mitigated seismic action most effectively and made appropriate numerical analysis to verify the effectiveness of theory derivation. The inelastic seismic responses were analyzed for the SDOF system that the shear strength ratio of the damper system was taken differently and the result showed that when the ratio was in the vicinity of the optimum strength ratio of the damper system, the displacement of the structure was minimum and the energy dissipation of dampers was maximum, which indicated that the dampers mitigated seismic action most effectively. The result also indicated that the hysteretic dampers had significant earthquake mitigation effect when the strength ratio β changed in a relatively wide range.