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。     

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。     

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。     

高层建筑风振控制ATMD的完整反馈方法

本文对以最小化顶层位移方差为设计目标,在频域内进行增益优化的两种ＡＴＭＤ完整反馈设计方法进行了对比分析。针对受Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ谱风激励作用的ＳＤＯＦ结构情形,对一超高层建筑进行数值分析以量化和评价控制性能。分析表明,完整反馈控制Ⅱ总体性能优于完整反馈控制Ⅰ,所设计的ＡＴＭＤ能更有效地抑制高层建筑的风振响应。此外,完整反馈控制Ⅱ具有明确的物理意义和灵活的形式,便于针对不同的激励和响应状况设计变增益控制,提高控制效率及满足控制力和行程的实际限制。     

高耸格构式结构风振数值分析及风洞试验

以１８３ｍ高的某跨江输电铁塔为原型，设计制作了全塔气动弹性模型，对高耸格构式结构的风荷载及风振响应进行了风洞试验研究，获得了风振响应和风振系数等重要结果，并采用空间桁架模式，考虑风与结构耦合作用的影响，在频域中进行了随机风荷载作用下的风振响应数值计算机分析。     

采用万向支架陀螺仪的高耸结构减振控制研究

鉴于高耸结构的特殊形式和内部有限空间,传统的减振装置的安装和使用受到限制。万向支架陀螺仪的转子具有两个转动自由度,高速旋转时可产生具有抵抗水平正交两向位移的力矩,从而能约束或降低结构在外部动力作用下的变形。因此,本文提出在高耸结构上安装万向支架陀螺仪实现对结构水平及扭转振动控制的方法。阐述万向支架陀螺阻尼器的运动机理,建立安有陀螺阻尼器的结构多维减振体系控制运动方程。以一装有多个陀螺阻尼器的电视塔为算例,对结构在脉动风荷载和地震作用下的减振性能进行研究。结果表明,具有合理参数的万向支架陀螺阻尼器能有效降低结构在水平两向及扭转方向的振动。     

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。     

合肥电视塔TMD风振控制的响应分析

本文进行了合肥电视塔风振响应分析,探讨了电视塔人体舒适度设计准则。计算表明,电视塔上塔楼的加速度响应大大超出了容许的最大加速度限值。因此,利用塔上60t重的生活、消防用水箱作为调频质量阻尼器(TMD)。通过在频域内大量的TMD参数研究,确定TMD的优化参数。研究结果表明,具有最优参数TMD可以显著提高电视塔的人体舒适度性能,上塔楼的加速度响应下降了49%。在此基础上,本文提出了TMD优化参数的选择路线,结合受控和未控结构的响应比与频率比和TMD阻尼比的关系曲线,采用图解法确定了满足减振要求的TMD优化参数。     

基于非线性能量吸振器的高耸结构减振分析

非线性能量阱(NES)类型的振子具有宽频吸振的特性,可利用其对高耸结构进行减振。通过建立相应的偏微分运动方程,并利用伽辽金法及Rauscher方法,获得了非线性模态的解析解,揭示了NES振子的吸振原理。再通过非线性有限元分析,对该系统振动特性随NES振子各参数的变化进行了研究。研究结果表明:NES振子存在最优参数从而明显地抑制结构振动,最大可使结构振动减为原来的20%左右;所提出的经验公式可方便地计算NES振子立方非线性刚度系数的最优值,且与有限元计算结果吻合。     

结构风振控制计算机仿真及算法比较

本文概述了结构风振控制计算机仿真的意义，阐述了仿真程序设计流程，并讨论了各种控制算法及其仿真结果。     

大跨柔性空间结构风压和耦合风效应分析

研究大跨柔性空间结构的表面风压和流固耦合风效应.引入流体运动控制方程和大涡模拟湍流模式,提出风与结构的流固耦合方程的迭代求解过程.提出张拉索膜结构的加载预应力态、稳定态和耦合态等三个受载状态概念和统一形式的动力方程表达.以某典型索穹顶结构为例,采用以风时程为荷载的动力响应时程方法、单向耦合算法和双向耦合算法,开展结构风效应的数值计算和比较.研究发现,动力响应时域方法和单向耦合算法的结构平均位移计算结果基本相同,但前者的结构风振系数较大.双向耦合算法的结构平均位移计算结果小于前两种方法,但风振系数在三种方法中最大.     

形状记忆合金-摩擦串联复合阻尼器对偏心结构振动控制的研究

采用自行研制的SMA-摩擦串联复合阻尼器控制偏心结构的平扭耦联振动。SMA-摩擦串联复合阻尼器能根据结构的地震响应自动调节耗能单元工作状态,且构造简单、经济实用。建立了SMA-摩擦串联复合阻尼器控制下偏心结构在双向水平地震作用下的运动方程,并编写程序计算结构的时程响应。以一六层剪切型偏心钢框架为例,计算结果表明：合理布置的阻尼器能有效抑制结构质心位移和质心层间位移,且对扭转振动的控制效果更佳;阻尼器对结构质心平移加速度的影响不大,但显著改变了扭转加速度。     

装药结构对爆破震动能量传递及爆破效果影响研究

 由于装药结构作为爆破设计的重要参数,对爆破影响不可忽视,由阻抗匹配角度对3种不同装药(耦合、空气不耦合及水不耦合)结构爆破能量传递进行理论分析,获得能量传递与装药结构关系,即不耦合装药时存在合理的不耦合系数使爆破能量高效传递给岩石。通过具体爆破开挖工程对爆破震动进行测试及能量传递公式验证,结果表明,以水作为不耦合介质的不耦合装药能有效降低爆破震动能量,减小爆破粉尘危害,且使块度更均匀。     

纵弯转换球面超声振动聚焦系统谐振特性研究

对由纵向振动换能器与薄球壳组成的纵弯转换超声振动球面聚焦系统进行理论、实验研究,揭示系统的振动特性。研究表明,系统具有完全与不完全两种谐振模式。 在不完全谐振模式下系统具有整体谐振及局部共振两种状态,在两种状态下系统均可实现谐振。 基于研究结果,提出系统在不同谐振状态下的设计方法。对新型聚焦系统设计、应用具有重要实际意义。     

碟式太阳能光热发电系统机架结构风振响应的时域分析

针对大型碟式光热系统抗风运行的机架风致振动问题,以研制的25KW级碟式机架为对象,阐述了复杂机架结构的有限元建模方法,并通过静力承载和机构传动角的分析,指出了高度角驱动机构的不足并予以改进,进而对比分析了改进前后机架多高度角工况的自振特性。基于线性滤波AR法模拟得到25组工况的脉动风载荷(平均风速16.0m/s),开展了改进机架的风振时域求解。分析了机架关键节点的位移响应均方根和峰值分布特征,并对典型工况的机架位移响应进行了频谱分析,给出了各工况机架关键节点的位移风振系数,为机架结构设计提供参考。结果表明,机架结构位移响应是以脉动载荷的强迫振动为主,并伴有多阶振型参与的共振响应。机架控制点的位移峰值和位移均方根的分布特征相似,且沿焦轴的响应分量均是占主导地位,机架振动主要为机架视日部分绕高度角轴线的旋转运动。     

一种圆锥形变幅杆弯曲振动固有频率的计算方法

提出了一种圆锥形变幅杆弯曲振动固有频率的计算方法。先忽略剪切变形和惯性矩作用,基于Euler-Bernoulli杆理论求解出固有频率初值,再计入二者的作用进行弯曲振动固有频率的修正。应用有限元分析法和模态实验测试对该方法进行了验证,理论结果与实验结果相吻合,误差在5%以内。基于该方法编写了程序,实现了弯曲振动变幅杆结构的主动设计。     

航天器柔性附件对整器固有振动特性影响因素及规律分析

介绍快速求解含大型柔性附件航天器系统模态的结构动力学方法,通过对多个柔性结构模型缩聚大幅度缩减自由度,集成MATLAB与NASTRAN进行联合仿真分析。遍历附件所有可能工作姿态的系统模态,大幅提高系统模态计算效率。通过该快速求解方法进行仿真实例分析,阐明航天飞行器的系统构型、柔性附件转动角度、本体与柔性附件质量惯量比三方面对柔性附件约束模态与系统模态影响规律。     

钛合金超声椭圆振动辅助车削实验研究

设计钛合金超声椭圆振动辅助车削实验,获得不同超声波电源电压下刀具近似椭圆运动轨迹。分析超声椭圆振动辅助车削切削力变化规律,与普通车削相比超声椭圆振动辅助车削能在较大程度上降低切削力。研究超声椭圆振动辅助车削工件表面粗糙度变化规律,与普通车削相比超声椭圆振动辅助车削工件表面粗度Ra值略增大,Rz值明显降低。分析进给速度对切削力的影响规律,随进给速度增大,普通车削及超声椭圆振动辅助车削切削力均升高。对同一进给速度,与普通车削相比超声椭圆振动辅助车削切削力均降低,且随进给速度增加其降低幅度减小。对比超声椭圆振动辅助车削与普通车削工件表面形貌发现,施加超声椭圆振动后工件表面沿切削速度方向形成有规律振纹。     

缩尺比例车辆-轨道垂向振动实验系统研究

在分析车辆-轨道垂向耦合振动模型基础上提出基于相似性原理的缩尺轨道垂向振动实验台,具体阐述其关键参数的计算方法;基于轨道车辆运行设计沿轨道纵向运行的加载小车,实现车辆载荷移动加载;基于虚拟仪器技术实现实验台控制及数据采集。通过对缩尺实验台动力学模型数值仿真、实验结果表明,该缩尺轨道垂向振动实验系统能模拟车辆-轨道垂向耦合振动的低频振动特性。     

隔震结构损伤性能与可靠度研究

提出隔震结构的地震损伤模型,并采用概率密度演化理论分析隔震结构地震损伤指数的概率统计特征,为隔震结构性态目标的量化提供依据。考虑隔震支座的压剪相关性和拉压性能的差异,给出隔震层的损伤指数模型,再利用Park-Ang损伤指数描述上部结构的损伤状况,建立隔震体系的损伤指数模型;将隔震结构简化为双质点模型,采用Bouc-Wen模型和刚度退化的Bouc-Wen模型分别描述隔震层与上部楼层的滞变特性,建立隔震结构的状态方程,应用四阶龙格-库塔方法迭代求解求解出隔震结构的位移反应和滞变耗能,进而求解隔震结构的损伤指数;建立隔震结构损伤指数的概率密度演化方程,求解损伤指数的统计特征和概率密度函数,然后根据极值分布理论计算损伤指数超过不同性能水准的可靠度。本研究为以可靠度为理论基础的隔震结构损伤分析提供了可借鉴的方法。