变刚度半主动结构振动控制

变刚度半主动控制是通过改变结构的刚度来减小结构的振动反应。本文提出了变刚度半主动控制系统及其理论,并研制了该系统,成功地实现了变刚度半主动控制振动台试验。试验与分析表明,所提出和研制的半主动控制系统能够有效地减小结构的振动反应。该系统可实现全部硬件化、构造简单、造价低、健壮性好、鲁棒性好,具有很大的应用前景。     

水平两自由度组合结构体系的变刚度控制

可变刚度系统应用于单体结构能够取得显著的振动控制效果。本文提出了组合结构体系的变刚度半主动结构振动控制，并通过对水平两自由度组合结构体系的变刚度吸能释能控制系统的研究，揭示了水平组合结构体系变刚度振动控制的机理。分析表明，采用这种变刚度半主动控制，能够使组合结构体系在地震作用下的动力反应得到有效的控制。     

半主动变刚度TLCD减振控制的研究

为改进被动式调频TLCD的减振特性,提出了半主动变刚度TLCD减振系统,基本原理是将调频TLCD的弹簧设置成可调谐状态,在振动过程中,根据减振系统的需要适时调整调频弹簧的开关状态。减振系统的刚度由两部分组成,一部分是液体振动的恢复力,另一部分由变刚度装置的弹簧提供。由Lagrange方程建立起半主动变刚度TLCD的运动方程,以一个单自由度结构体系为算例,分析了可变刚度对系统控制性能的影响。外荷载频率与结构的频率比取不同值,比较了被动TLCD、半主动变阻尼TLCD和半主动变刚度TLCD的减振频带。考虑TLCD的频率和结构的实际频率之间存在一定的误差时,研究了半主动变刚度TLCD的减振性能。最后,通过一个五层结构的算例,分别在谐波和地震波作用下,验证了半主动变刚度TLCD对多自由度结构体系的减振特性。研究结果表明,半主动变刚度TLCD具有更宽的减振频带,在TLCD的频率和结构振动的频率存在误差时,仍能保持较好的减振效果。     

非平稳随机载荷下海洋平台振动半主动控制

提出了一种新的变刚度半主动控制方法，采用短时波面特征信息和开环控制策略，由波面特征信息通控制器实时改变TMD的刚度，以达到对系统最优状态的跟踪，克服信号处理系统和作动器的延时可能带来的系统稳定性问题。将一次风暴潮强非平稳过程描述成许多短时的平稳过程，分别以平台上甲板位移、加速度响应最小作为控制作动器优化目标，优化得到控制装置刚度变化的时域过程，实现TMD变刚度对海洋平台甲板加速度及位移的振动控制。在平台顶部甲板安装半主动控制装置后，平台甲板的加速度标准偏差平均降低21％。这种半主动控制装置既有主动控制效果好、适用范围广的性质，又有被动控制装置造价较低、可靠性高的特点。     

非线性阻尼变刚度半主动结构振动控制

提出了具有非线性阻尼器的可变刚度系统及其半主动振动控制理论与方法，通过对５层钢框架试验模型的仿真计算，分析了非线性阻尼变化对结构振动响应的影响。分析结果表明：所提出的半主动控制系统能够有效地减小结构的振动反应。     

结构半主动变阻尼控制性能评估

研究了地震激励下结构半主动变阻尼控制的有效性。作为半主动控制系统的经典范例之一,变阻尼控制系统已经在结构控制领域得到了广泛的应用,但是近来的研究显示变阻尼控制对于抑制柔性结构的地震反应是适宜的,而对于刚性结构则是不适宜的。通过谐波分析研究了地震激励下结构振动控制的问题。计算结果显示,变阻尼控制成立的条件与结构频率并无必然联系,而是取决于结构频率与外部激励频率的比值,即就是变阻尼控制的可行性与地面运动的频谱特性是相关联的。此外,也将变阻尼控制的效果与对应的被动上限阻尼控制效果进行了对比。结果显示,在大多数情况下变阻尼控制并不能进一步提高控制效果。     

群桩基础对结构地震响应主动变刚度(AVS)控制的影响

建立了群桩基础上结构系统的主动变刚度（AVS）控制地地震反应分析方程，讨论了土－群桩基础－结构动力相互作用对主动变刚度控制减震效率的影响。数值计算结果表明，土层越软，AVS对桩基础上结构地震反应的控制效果越差，因此，对于软土地基上的结构实施AVS控制时，在进行控制设计是一定要考虑土－结构动力相互作用。     

电磁变刚度半主动动力吸振结构的振动控制研究

分析特殊结构变刚度动力吸振系统的移频和减振特性。提出一种电磁式变刚度结构,作用于传统动力吸振器以进一步改变主系统共振频率,实现振动宽频半主动控制。设计一种新型电磁变刚度结构的功能及支撑部件,在其内部形成闭合磁路,使转子在磁场作用下具有回复到平衡位置的特性。通过改变电流大小改变电磁力作用下结构刚度。基于结构设计,建立电磁变刚度结构磁路数学模型,并利用麦克斯韦应力张量理论,对磁场及输出转矩进行数学求解。利用Ansoft进行有限元模拟分析,计算输出力矩。加工实验样机并测量输出转矩,对比模拟值、数值求解值,发现结果具有良好的一致性。仿真和试验结果验证了所提出电磁变刚度半主动吸振控制的可行性。     

基于分段线性吸振器的振动半主动控制

提出一种基于刚度分段线性动力吸振器的振动半主动控制方案，通过调节弹性元件的间隙使吸振器工作频率跟踪外激励频率的变化。根据基波平衡导出了使主系统近似完全消振所需的间隙调节规律。数值仿真表明：这种半主动控制方案对于单自由度主系统和多自由度主系统均有很好的吸振效果和相当宽的工作频带。     

变刚度半主动控制结构的抗震设计方法

就拟振型分解法求解变刚度半主动控制结构各层层间最大剪力的修正问题进行了探讨，为提高计算精度，对拟振型分解法做了进一步改进。考察了该类结构层间最大剪力在结构构件和控制装置之间的分配情况。在此基础上，初步建立了变刚度半主动控制结构的实用抗震设计方法。