结构风振被动控制措施

由风激起结构振动导致破坏早已众所周知。对于实际结构,如何设计合适的减振器,尤其对于已经建成的结构,若发生风振,如何采取改进措施,是工业界关心的问题。Ｃｈｒ．Ｐｅｔｅｒｓｅｎ在１９８２年已对此进行了探讨。本文的目的在于借振动噪声控制杂志一角介绍Ｃｈｒ．Ｐｅｔｅｒｓｅｎ的工作,主要介绍几种减振方法,它们能通过不同的力学机理耗散能量用以达到减振目的,并且便于用于已建成的结构。     

结构风振控制

随着高强度材料在结构工程中的应用,结构设计向着细长、轻柔方向发展,因而风诱发振动的抑制问题已得到普遍重视。为了改善结构在强风作用下的可靠性、安全性,目前广泛采用一种保护系统(主动或被动控制装置)。这些控制装置可由气动力或机械方法构成。     

高耸结构TMD风振控制计算

本文通过数字模拟的方法,研究了波动ＴＭＤ系统对高耸结构一电视塔的风振控制效果和影响其控制效果的相应参数,并计算比较了采用不同风速谱进行风振控制计算时的加速度响应的不同结果。     

变截面高耸结构的横向风振研究

针对我国现行的高耸结构设计规范中横向风振还只能考虑等截面结构的局限，本文在基于气动弹性理论的锁定区域研究和等截面结构的横向风振讨论基础上，详细研究了变截面高耸结构的锁定激励响应，并据此提出了其横风向抗风设计建议。研究表明，目前工程中所采用的高耸结构横向风振设计验算法在共振区域的确定和验算风荷载等方面应作重新评价。文中给出的工程实例表明应用本文提供的理论方法进行的高耸结构横向抗风验算是合理而简便的。     

基于摩擦阻尼器的高耸电视塔结构风振反应被动控制

本文研究了高耸电视塔结构基于被动摩擦阻尼器的风致振动控制问题。文中建立了电视塔结构的三维有限元模型和二维等效动力分析模型。随后建立了电视塔结构的受控运动方程和风荷载模拟方法。在此基础上以合肥电视塔为背景,进行了结构风振反应控制分析和相应的参数研究。分析表明,被动摩擦阻尼器可有效地抑制结构的风振反应。通过合理地选取阻尼器参数,可以获得满意的减振效果。     

自立式高耸结构风振控制方法研究

本文针对自立式高耸结构的风振控制装置及其设计方法开展研究。首先,根据自立式高耸结构的特点,设计了环形TMD、TLD和TLCD三种调频减振装置,并推导了其力学模型;随后,基于等效阻尼比的概念和我国规范的抗风设计方法,建立了自立式高耸结构风振控制的统一设计方法;最后,针对数值算例,进行了风振控制装置设计,并通过时程分析方法验证了该方法的有效性。研究结果表明,所设计的三种环形调频减振装置适用于自立式高耸结构的风振控制,建立的简化设计方法与时程分析的结果平均误差仅为5.37%,具有较高的精度,可用于自立式高耸结构的风振控制设计。     

基于气弹模型试验的高耸结构随机风振等效静力风荷载

给出了基于高耸结构气弹模型试验的有限截面风振位移和加速度响应测量结果推算任意结构层位移和加速度响应的最小二乘方法。采用简化的串联多质点系力学模型推导了基于高耸结构气动弹性模型试验的整截面风振内力的计算方法,进一步提出基于气弹模型试验结果的按各结构层整截面风振内力等效的多模态综合等效静力风荷载的最小二乘计算方法。作为实例,以某高耸电视塔为例说明了所提出的多模态综合等效静力风荷载计算方法的可行性和可靠性。     

高耸结构风振的主动控制研究

对采用张力索进行高耸结构风振控制的方法作了研究。首先，建立了由受控结构，张力索和液压伺服机组成的控制系统的数学模型；进而设计了控制器，比较了力型，力＋力矩型及力矩型三种张力索的实现形式和不同的控制作用下受控结构的振动水平及所需的控制力的大小；指出对于复杂结构，控制作用位置对张力索实现形式的选择及控制实现的难易程度有很大影响；‘讨论了随机风载的模拟；最后就某高耸复杂结构地进行了仿真研究。     

高层建筑风振控制基于规范的实用设计方法

在建立了设置被动减振装置的高层建筑风振控制效果结构等效阻尼比计算公式的基础上,依据《建筑结构荷载规范》和高层建筑结构设计规程提出了设置被动减振装置高层建筑风振控制基于规范的实用设计方法。应用本文方法对设置矩形ＴＬＤ的上海中环广场超高层建筑的计算结果表明：本文方法具有简单、直观,且可与常规的结构抗风设计结果进行直接比较的特点,是风振控制规范化的一种设计方法,完全可为广大结构工程师所接受。     

悬吊TMD对高柔结构风振反应的半主动控制

通过南京电视塔这个工程实例，系统地介绍了悬吊ＴＭＤ（ＴｕｎｅｄＭａｓｓＤａｍｐｅｒ）对高柔结构脉动风振反应半主动控制的基本原理和设计计算方法。文中，在建立悬吊ＴＭＤ和结构受控响应运动方程的基础上，应用随机振动和等价线性化的方法得到了ＴＭＤ装置中环型质量ＭＴ，弹簧刚度ＫＴ和阻尼器参数ＣＴ的求取方法。同时，根据可调阻尼器所产生的半主动阻尼力应尽量接近最优主动控制力的原理，得到了可调阻尼器阀门阻尼系数的调整公式。依据上述结果，在设计了悬吊ＴＭＤ参数的基础上，对悬吊ＴＭＤ对南京电视塔的风振控制进行了计算机模拟。结果表明，悬吊ＴＭＤ对高柔电视塔风振反应的半主动控制有很好的效果，它使太空舱的风振加速度响应减小了３８％。     

非线性动力吸振器的动力学分析

运用非线性振动的模态方法对非线性动力吸振器进行了动力学分析,研究了该类吸振器的反共振工作点、工作点的稳定性以及阻尼对反共振工作点的影响.     

非线性隔振器阻尼特性研究

对一类迟滞非线性隔振器进行研究,提出了动力模型的建模方法,用此方法建立了钢丝绳隔振器的动态模型,由所建模型重构恢复力－位移回线并与试验回线比较,结果表明：理论回线与试验回线吻合好,用此模型研究这类隔振器的非线性阻尼特性,研究表明：这类隔振器的阻尼随振幅和频率变化,阻尼成分丰富,既有粘性阻尼,又有干摩擦阻尼和“高阶”阻尼。该模型能很好地描述这类非线性隔振器的阻尼特性,这为设计多个宽频工作区来兼顾缓冲、隔振奠定了动力学基础。文中提出的建模方法适用于有非线性特性的隔振、减振器材的建模和刚度及阻尼特性的研究。     

具有局部非线性元件的结构动力分析

谐波增量平衡法在描述非线性力时计及多谐分量,是处理强非线性的一个有效方法.在本文中,此法被推广于分析局部非线性结构的稳态响应.被分析的结构分解为若干子结构,所有非线性元件均位于子结构的分界面上.系统的响应用谐波增量平衡法(Incremental Harmonic Balance Method,简称I.H.B法)结合F.F.T.(快速福里哀变换)技术与状态空间的模态综合法分析之.     

基于FPK方程的一类非线性问题辨识方法

一类受高斯白噪声激励的非线性动力学方程能通过求解对应的ＦＰＫ方程得到精确稳态解。本文基于这一结果导出非线性恢复力与系统位移输出的概率度的关系,将动力学系统中非线性（恢复力的非线性）结构参数的辨识问题论为求解系统的概率密度,是一种新的尝试,结果经数值仿真是可行的。但所研究系统限于自由度非线性恢复力系统,其中线性部分的参数已知,待辨识部分为非线性恢复力。     

不同拉压特性结构振动分析的双线性近似方法

对拉压特性不同的双模量结构的非线性自由振动进行了研究。给出了恢复力-位移曲线由三段斜率不 同的直线构成的单自由度系统自由振动频率的精确解。应用双线性近似方法讨论了有间隙双模量结构和无间隙双模量 结构非线性自由振动频率的近似求解问题。结果表明,不管恢复力-位移表达式多么复杂,应用双线性近似方法都可以 方便地求得结构的等效线性刚度,进而获得结构固有频率的近似解。通过近似计算结果与精确解之间的比较,验证了双 线性近似方法对于工程中大量存在的一类具有不同拉压特性的结构进行振动分析的实用性。     

基于递归神经网络的传感器非线性动态建模

根据动态校准实验结果建立传感器的动态数学模型,以研究传感器的动态性能,是动态测试的一个重要内容。讨论了递归神经网络模型在传感器动态建模中的应用,给出了递归神经网络模型的结构及相应的训练算法。由于其反馈特征,使得递归神经网络模型能获取系统的动态响应。该方法特别适用于传感器非线性动态建模,而且避免了传感器模型阶次的选择的困难。试验结果表明,应用递归神经网络对传感器进行动态建模是一种行之有效的方法。     

基于非线性扫频的频率特性校准研究

在动态频率特性测量和校准应用中,传统的线性调频信号频谱均匀分布、可设计参数单一,难以同时兼顾测量精度与测量效率。本文提出了一种基于非线性扫频方式的动态频率特性校准方法,可广泛用于传感器与仪器仪表的频率响应校准与标定。非线性扫频信号可以实现激励信号能量在频域内的非均匀分布,从而在某些重要频段内实现较高精度测量的同时,在其他频段通过牺牲一定的测量精度来保证测量速度,从而进一步优化频率特性测量的整体性能。仿真结果表明,在相同的扫频时间内,非线性扫频方法相比于线性扫频方法,能够将特定频段内的测量精度进一步提高。     

基于微分几何方法的磁悬浮微动平台的非线性控制

微分几何理论是分析和解决多变量耦合非线性控制系统的有效工具,本文将微分几何理论引入到磁悬浮平台控制中,对磁悬浮微动平台进行了状态反馈精确线性化研究,实现了磁悬浮微动平台悬浮和水平驱动两个子系统的精确线性化.仿真及实验结果均表明,这种解耦控制方法从根本上消除了竖直方向上的运动对水平方向驱动力的影响,该方法具有很好的线性化效果,优于传统DQ分解加泰勒级数展开的控制方案.