两结构联系体系MRFD半主动控制系统优化设计

本文对用磁流变流体阻尼器（MRFD）联系两结构的半主动控制系统进行了优化设计,提出了一种权矩阵的选取方法,并通过仿真分析表明,在两个子结构层间设置磁流变流体阻尼器（MRFD）可以使这种两结构半主动控制体系的总体动力响应显著降低,从而提高了结构的安全性与舒适性。     

基于响应面法的巨-子结构控制体系可靠性灵敏度分析

建立巨-子结构控制体系动力微分方程,利用复模态理论推导结构体系的传递函数。用响应面法获取极限状态函数,并基于随机振动首次超越破坏准则,分析结构体系动力可靠度计算方法;考虑地震随机激励,结构处于弹性状态时分析其随机参数对巨-子结构控制体系层间位移角的可靠性灵敏度。结果表明,基于层间位移角的可靠度对子结构刚度均值灵敏度较差,对主结构刚度及隔震层阻尼比均值灵敏度较强。     

智能磁流变(MR)阻尼器半主动控制的研究

提出了一种基于磁流变(MR)阻尼器的结构智能半主动控制方法。利用模糊神经网络辨识出能真正反映磁流变阻尼器动力特性的智能辨识模型，在此基础上提出一种基于最佳逼近Bang—Bang主动控制的智能半主动控制算法，从而使得MR阻尼器在每一控制瞬时始终处于最大耗能状态，有效地减小了结构在地震作用下的位移与加速度响应。算例仿真验证了所提方法的有效性与实用性。     

基于系统识别理论的磁流变阻尼器模型

磁流变阻尼器(MR damper)是一种新型的半主动结构振动控制装置。只要给该阻尼器输入很小的能量,它就能在极短的时间内(毫秒级)产生很大的力。这种阻尼器的性能可通过一组非线性微分方程来描述,物理参数包括位移、电压和力。给阻尼器输入位移和电压,阻尼器能产生一定的力。基于系统识别理论,采用ARX模型和优化神经网络技术对磁流变阻尼器的性能进行了仿真。训练后的神经网络能分别通过前向模型和反向模型精确地预测磁流变阻尼器的力和电压。把这样的神经网络用于控制系统,还能实现结构的主动控制。     

等效线性的基础隔震建筑的动力响应

利用随机等儿线性化方法,本文分析了地震激励下多隔震建筑结构的动力响应。文中采用的地震波为过滤高斯白噪声,上部结构及叠层橡胶隔震器为线弹性,铅阻尼器为双线性恢复力模型,对隔震系统线性化后,推导了隔震结构的相对位移及绝对加速度的响应有达式,并通过算例讲座了地震波输入功率谱密度及场地卓越频率对结构响应的影响。     

履带车辆半主动悬挂系统减振分析

半主动悬挂是车辆悬挂系统的发展方向,其设计思想是采用一个可调阻尼器来代替被动悬挂系统中的阻尼器.磁流变可控阻尼器的出现,使实时阻尼控制成为结构减振的有效方式.本文建立了四自由度车辆系统的振动模型,并应用非线性随机振动理论,在对模型进行简化的基础上,探讨了用FPK法解方程的可能途径.     

结构半主动控制磁流变阻尼器流变学模型研究

推导了剪切-阀式磁流变阻尼器在匀速加载条件下的轴对称模型阻尼力理论解,研究了磁流变阻尼器间隙中磁流变液的动力特性,揭示了层间剪切应力沿径向线性分布特征和零剪切应力位置不变性,即剪切应力为零位置始终处于阻尼器间隙的中间位置、不受加载速度影响。在此基础上,将轴对称模型简化为阀式磁流变阻尼器的平行板模型,并通过对磁流变液特性参数与电流之间的相关性拟合导出了磁流变阻尼力与加载速度、输入电流之间的函数关系。为增强非匀速加载条件下磁流变阻尼器平行板模型的适用性,提出了改进平行板模型,与实验数据的对比分析表明,改进平行板模型具有较好的精度,为结构半主动控制中磁流变阻尼器输入电流的高效反算提供了基础。     

基于磁流变阻尼器的结构振动特性研究

结构振动控制可以有效地提高结构抗震性能,减轻其在动力作用下的反应和损伤,近年来,基于磁流变阻尼器的结构半主动控制也得到大力发展。本文对三层框架结构进行了数值模拟,对有无磁流变阻尼器结构的振动特性进行了分析比较。     

磁流变阻尼器MNS模型参数不确定性分析

磁流变阻尼器(Magneto-Rheologicaldamper)因其优异的性能,在地震和风荷载下的结构振动控制中有广阔的应用。采用磁流变阻尼器进行结构控制时,建立相对精确的非线性模型是设计控制策略重要因素之一,也是保证对其进行数值分析时具有较高可信度的关键因素之一。从传统优化方法获得的确定性模型参数无法考虑由于磁流变阻尼器的现象学模型(phenomenological model)内在的不确定性,从而可能导致阻尼器模型出现不准确的预测。使用马尔可夫链蒙特卡洛方法,该研究对磁流变阻尼器的Maxwell Nonlinear Slider (MNS)模型的不确定性分析,并通过与现有200 kN足尺磁流变阻尼器试验结果,证明了概率模型能够更好地预测磁流变阻尼器在预定的正弦曲线位移和实时混合模拟的位移响应下的输出力和能量耗散,从而为进一步分析结构在磁流变阻尼器控制下的响应预测提供了更为有效的工具。     

基于磁流变阻尼器的结构模糊半主动控制实验研究

基于磁流变阻尼器的结构半主动控制兼有被动和主动控制的优点,近年来受到了广泛的关注,但设计与之相适应的控制系统仍是一项具有挑战性的工作。本文针对多输入多输出结构-阻尼器系统,提出了一种基于遗传算法的模糊控制器设计方法。由遗传算法自适应优化生成模糊控制规则,建立从加速度响应到磁流变阻尼器控制电压之间的关系,对结构进行半主动控制。通过两个结构振动控制实验,证明了该方法的有效性。     

型钢混凝土框排架混合结构弹塑性地震响应及抗震防线问题研究

型钢混凝土框排架混合结构是一种新型的火电厂主厂房结构体系,合理的剪力墙布置能够使该类结构实现三道抗震防线。采用ABAQUS有限元软件进行8度小震、中震、大震以及9度大震下的弹塑性地震反应分析,获得结构在不同强度地震下的基底剪力、整体侧移、层间侧移角以及结构构件的损伤演化特性。研究结果表明：强震作用下剪力墙首先出现损伤破坏,可以起到第一道抗震防线的作用,有效提高了结构的抗震能力;随着地震作用的增强,结构薄弱部位由煤斗层到运转层再到底部两层下移,且整体侧移曲线由弯剪型向剪切型转变;整体结构的变形性能较好,能够满足“大震不倒”的抗震设防需求。最后,通过计算分析提出适用于不同烈度、不同场地类别下的剪力墙布置数量与抗震构造措施,可供工程设计参考。     

土结相互作用对框架结构倒塌的影响研究

在结构的强震倒塌研究中, 结构底部土体的变形会影响上部结构的非线性性能和倒塌机制。该文以一10层钢筋混凝土框架结构为例, 利用纤维梁模型模拟梁、柱的非线性反应, 并根据ATC-40的土体弹簧模型分别考虑软弱土、中软土、中硬土的影响。分析表明, 考虑土结相互作用后, 结构顶点位移变大, 由此产生的结构侧移会加大结构的整体二阶效应, 同时结构的变形明显集中于首层, 对结构反应不利;从结构的破坏形态来看, 不考虑土结相互作用, 结构的破坏始于首层柱底, 而考虑土结相互作用后, 首层柱顶首先屈服破坏, 在上部结构塑性性能未充分发挥前, 结构底层发生倒塌破坏, 结构的抗倒塌能力降低。     

钢管混凝土柱排架-核心筒结构抗震性能研究

以钢管混凝土柱钢框架-核心筒结构为工程背景,将钢梁与柱、核心筒的节点修改为螺栓连接的铰接节点,制作1/40的缩尺结构模型进行振动台测试,研究结构的损伤特点、动力特性、最大侧向位移、层间位移角、扭转角、地震惯性力、楼层剪力和延性需求等。结果表明:震损出现在下部楼层的混凝土楼板与柱连接、楼板与核心筒连接、楼板与钢梁连接、核心筒角部等部位;基本自振周期和阻尼比随震损增加而增大,动力放大效应减小,长周期地震动反应较显著;核心筒最大层间位移角达1/26,超过规范框架-核心筒结构体系不倒塌限值3.8倍未出现倒塌;钢排架抗扭刚度小,结构扭转反应由核心筒主导;地震惯性力和楼层剪力受地震长周期分量的影响小,楼层延性需求差异大。     

基于损伤控制函数与失效概率的结构抗震性能多目标优化与评估

为避免高层建筑结构由于薄弱层破坏而引起整体倒塌,该文提出基于楼层组损伤控制函数与失效概率的结构抗震性能多目标优化方法。该方法通过增量动力分析选择结构失效概率达到50%的峰值加速度为目标地震动,定义楼层组损伤控制函数及失效概率两个性能指标,以构件截面尺寸为优化变量对结构进行优化分析。对一30层钢筋混凝土框筒结构进行优化,并基于PACT（Performance Assessment Calculation Tool）平台对优化前后结构的抗震性能进行评估。结果表明,优化后结构各层层间位移角分布趋于均匀且自上而下损伤逐渐减小,倒塌储备系数增加29.8%;外框架与核心筒修复费用均降低,墙与框架协同作用加强,优化后结构的抗震性能显著提高。     

混凝土空间板柱结构震致落层倒塌的试验研究

开展了2个具有薄弱层的3层混凝土空间板柱结构模型的地震模拟振动台试验,采用加速度峰值逐级加大的El-Centro (NS) 波作为输入激励,直至薄弱层发生落层倒塌。量测了倒塌前、倒塌后模型各层的水平加速度响应,以及倒塌碰撞引发的薄弱层及其下层楼板的竖向加速度响应。模型M-2相比于模型M-1额外施加了附加配重。试验结果表明:1) 随着地震损伤程度的增加,模型的扭转效应有所增大;2) 倒塌前模型M-1和模型M-2的基本频率仅比初始值分别降低8.9%和4.7%,采用频率改变幅度进行结构倒塌预警可能是不现实的;3) 倒塌碰撞导致模型各层的水平加速度出现短时剧烈波动,波动期间模型M-1和模型M-2各层的绝对加速度最大值介于5g~10g之间,分别为倒塌前各层绝对加速度最大值的5倍~20倍和10倍~50倍;4) 倒塌碰撞引发的楼板竖向加速度高达30g~40g。     

建筑结构对爆破地震的动力响应特性研究

首先分析了建筑结构的爆破地震安全判据的不足和爆破地震与天然地震的特点,然后详细地分析了爆破参量对爆破地震波反应谱的影响和爆破地震频率对建筑结构破坏的影响,并着重分析了建筑结构对爆破地震波主频率的响应特性和爆破地震波主频率的特性及一般规律,最后提出了今后进行建筑结构对爆破地震的动力响应特性研究和爆破地震作用下建筑结构的安全程度评价研究的建议.     

古建筑木结构屋盖梁架体系动力性能分析

针对目前古建筑木结构研究领域中对屋盖梁架的动力性能研究甚少的现状,该文以殿堂型木结构为研究对象,按照《营造法式注释》的构造要求建立屋盖梁架层模型,通过对其进行动力性能分析,得出了屋盖梁架层的结构动力特性以及在各种工况作用下的位移最大响应值和加速度最大响应值,求解出了各梁架层的动力放大系数.研究表明:屋盖梁架模型的第一频率为1.486Hz;屋盖梁架模型的自振频率远远高于振动台试验整体结构模型的自振频率;梁架层最大位移值随地震作用和高度的增加而增大;大震(400gal)时半刚性榫卯连接的减震效果比中震(220gal)、小震(110gal)时的减震效果要好;层间动力放大系数值在1 左右;屋盖层与铺作层的动力放大系数在0.9 左右.     

圆筒式粘弹性阻尼器的试验研究及工程应用

开发研制了圆筒式粘弹性阻尼器，从振动控制的角度出发，通过试验，探讨了其力学性能随环境温度、激振频率、变形幅值和滞回圈数等因素的变化规律；结合实际工程，给出了工程结构安装了圆筒式粘弹性阻尼器后的地震反应计算方法和主要计算结果，计算表明，结构安装粘弹性阻尼器后，层间位移和加速度较原结构减小明显。     

高层建筑结构振动台模型试验与原型对比的研究

振动台模型试验是研究结构地震破坏机理和评价结构整体抗震能力的重要方法之一,如何正确处理试验模型与原型的相似关系以及如何由模型反应正确推导原型反应是很关键的问题。基于振动台试验,以12层的高层建筑框架结构为模型,对其进行了模型设计和试验,并运用大型非线性有限元分析软件MSC.Marc分别对原型结构和模型进行了地震作用下的动力响应分析。由模型地震反应按照动力相似关系推导出原型结构的地震反应,并将其与原型结构的计算值进行对比分析。通过对原型与模型自振特性、加速度、位移和剪力的对比,验证了模型与原型相似关系的准确性,振动台模型试验可以真实的反映原型结构的地震响应,据此,根据模型的试验结果可以对原型结构进行抗震性能的评估。     

侧移曲线对基于位移设计的多层自复位摩擦耗能支撑钢框架抗震性能影响研究

采用直接基于位移的抗震设计方法时需预先确定结构的侧移曲线,但侧移曲线对设计结果和结构抗震性能的影响有待研究,为此该文以自复位摩擦耗能支撑钢框架为例,考虑结构非线性程度和层数,分析了3种典型侧移曲线对结构抗震性能的影响,为该类支撑钢框架结构的侧移曲线选择提供依据。结果表明:侧移曲线对3层支撑框架的基底剪力设计值影响不大,但对6层支撑框架的基底剪力有明显影响;楼层设计位移角随设计侧移曲线变化而变化,最终导致楼层设计刚度差别较大;3层以下低层自复位摩擦耗能支撑钢框架结构的实际侧移表现为线型,设计时建议采用线型侧移曲线,6层左右的多层结构的实际侧移表现为弯曲型,建议采用弯曲型侧移曲线进行设计。