主动调频液柱阻尼器基于遗传算法的LQR控制优化设计

ATLCD由调频液柱阻尼器(Tuned Liquid Column Damper,TLCD)发展而来,在TLCD液柱端部连接气压控制箱,通过引入控制气压对结构实施主动控制。采用被动TLCD优化设计方法设计阻尼比及频率比,采用LQR算法确定ATLCD系统的主动控制力,并对LQR算法中权矩阵采用遗传算法进行优化。以一五层钢框架结构为例,顶层装ATLCD用LQR算法进行主动控制,加载El-Centro地震波进行时程响应分析,比较无控结构及被、主动控制结构的时程响应结果表明,采用ATLCD的减振效果明显优于采用被动装置。     

动调频液柱阻尼器基于遗传算法的LQR控制优化设计

ATLCD由调频液柱阻尼器(Tuned Liquid Column Damper,TLCD)发展而来,在TLCD液柱端部连接气压控制箱,通过引入控制气压对结构实施主动控制。采用被动TLCD优化设计方法设计阻尼比及频率比,采用LQR算法确定ATLCD系统的主动控制力,并对LQR算法中权矩阵采用遗传算法进行优化。以一五层钢框架结构为例,顶层装ATLCD用LQR算法进行主动控制,加载El-Centro地震波进行时程响应分析,比较无控结构及被、主动控制结构的时程响应结果表明,采用ATLCD的减振效果明显优于采用被动装置。     

调液阻尼器对偏心结构扭转耦联振动控制的试验研究

通过振动台试验来验证调液阻尼器对偏心结构扭转耦联振动反应的减振效果及理论分析的正确性。设计了一个二层的单向偏心钢结构模型,在结构的顶层放置一个调液柱型阻尼器（TLCD）和一个环形调液阻尼器（CTLCD）并对其参数进行优化设计,在振动台上,分别对结构无控时的反应和设置调液阻尼器后的反应进行试验研究。通过分析结构模型在地震波作用下的加速度和位移响应,结果表明,调液阻尼器能有效抑制结构的在地震作用下的扭转耦联振动,而且同时设置TLCD和CTLCD的减振效果要好于单独采用TLCD或CTLCD时的减振效果。     

抑制桥板扭转振动的调频液体阻尼器

提出了一种抑制桥板扭转振动的调频液体阻尼器（TLCD）模型,建立了TLCD与桥板相互作用的运动方程。在简谐荷载作用下,分别在时域和频域内对TLCD－桥板系统进行了动力分析。采用自适应的Runge-Kutta-Fehlberg数值积分法求得系统的时程响应。为实现频域分析,对液体非线性运动方程进行了等效性线化,推导出TLCD的等效阻尼比。通过算例表明TLCD可有效抑制桥板扭转振动。最后,通过模型试验验证了理论模型的正确性。     

基于H∞范数的调液阻尼器减震优化设计

基于鼠H∞范数提出了偏心结构利用调液阻尼器减震控制的一种新的优化设计方法,该方法将优化目标取为从地震动到结构响应的传递函数的H∞范数,利用遗传算法来对阻尼器的相关参数进行优化。这种优化方法无需求解结构运动方程,所得到的阻尼器最优参数也不依赖于特定的地震动。用一个12层的偏心结构作为算例进行优化计算,结果表明：利用该文提...     

基于性能的相邻结构间Maxwell阻尼器优化布置研究

对连接Maxwell模型的两相邻钢筋混凝土框架结构进行了基于性能的阻尼器优化布置研究。以使两相邻结构总超越概率最小为优化目标,对确定阻尼器数目下的相邻结构进行了阻尼器优化布置位置的研究,得出了相邻结构间Maxwell阻尼器的优化位置的一般布置规律。通过连接不同优化布置位置的Maxwell阻尼器的相邻结构地震易损性分析,得出了相邻结构间连接Maxwell阻尼器的优化数目。所得相邻结构间阻尼器的优化布置,可以使相邻结构在不同性能目标的地震作用下均能得到较优的控制效果,为实际工程的应用作出了有益探讨。     

粘弹性阻尼器控制的框架结构弹塑性地震响应分析

针对框架结构，采用粘弹性阻尼器来控制其地震响应，提出了粘弹性阻尼器的等效刚度矩阵和等效附加粘弹性力向量的概念，推导了子结构平面内的粘弹性阻尼器的有限元计算公式，在此基础上，提出了结构等效附加粘弹性力荷载的概念，采用拟外荷载法对安装了粘弹性阻尼器的框架结构的弹塑性地震响应进行了计算分析，开发了计算受粘弹性阻尼器控制的框架结构的动力特性、受控框架结构的地震弹性响应、受控框架结构的地震弹塑性响应的计算机程序。应用所开发的计算程序对一框架结构在粘弹性阻尼器控制下的地震响应进行了计算，计算表明，粘弹性阻尼器可以有效地控制框架结构的地震响应、采用拟外荷载法可以有效地求解受控结构的运动方程。     

采用环形TLCD的自立式钢管结构减振试验研究

近年来自立式钢管结构在动力作用荷载下的损伤和倒塌时有发生,调谐液柱阻尼器(Tuned Liquid Column Damper,TLCD)作为一种调频减振器,特别适用于高耸结构的振动控制。围绕环形TLCD在自立式钢管结构中的应用,介绍了环形TLCD的构造,并推导其力学模型,进而建立了自立式钢管结构环形TLCD减振的动力方程。根据自立式钢管结构试验模型设计了试验用的环形TLCD,并确定了加载与测试方案。针对自立式钢管结构,提出了基于模拟退火算法的模型修正方法,并以底部转动刚度和刚度修正系数为变量,以前3阶实测频率为目标,进行了算例研究,修正后的数值模型频率最大误差仅为1.74%。开展了环形TLCD减振试验,并结合修正后的数值模型对试验结果进行了比较分析。研究表明,试验中采用的环形TLCD能够使自立式钢管结构等效阻尼比由0.013 4增加到0.026 7,从而有效减小了结构动力响应,且所编制的程序能够一定程度预测该类减振结构体系的动力响应。相应的数值分析方法与模型试验能够为自立式钢管结构环形TLCD的设计与应用提供参考。     

磁流变式调谐液柱阻尼器对结构风致抖振控制研究

磁流变式调谐液柱阻尼器(MR-TLCD)是由调谐液柱阻尼器(TLCD)和磁流变液阻尼器(MRD)组成的新型半主动控制装置.建立了含有半主动控制力项的MR-TLCD力学模型以及MR-TLCD与单自由结构耦合运动方程,等效线性化处理了MR-TLCD力学方程中的非线性阻尼项.采用谱分析方法研究了MR-TLCD对单自由结构风致抖振情况下控制效果.研究结果表明,在质量比和频率比一定的情况下,MR-TLCD能够通过只改变外接电源进而改变MR-TLCD阻尼力即可实现良好的优化减振性能.且加速度控制效果优于位移控制效果.     

基于复杂三维有限元模型和鱼群算法的平面不规则结构中位移型阻尼器参数和位置的优化方法

平面不规则结构在水平地震作用下由于结构刚心和质心不重合而引起的结构扭转耦联使得结构位移比不满足规范要求。在平面不规则结构中布置位移型阻尼器能有效的减小结构的位移比,但阻尼器的参数和位置直接决定了对结构的扭转反应控制效果。首先设计简单的双向偏心框架结构算例,研究位移型阻尼器布置位置和参数对平面不规则结构扭转响应的控制规律。在此基础上基于基本人工鱼群算法结合有限元软件SAP2000API开发一种针对偏心结构中位移型阻尼器布置的优化模型,模型面向多维多自由度实际有限元结构模型,可同时对结构各层位移型阻尼器的布置位置和参数进行优化。最后,利用该文建立的优化模型对某位移比超限的多层不均匀偏心实际结构中的位移型阻尼器进行优化布置,结果表明该文优化模型计算出的位移型阻尼器布置方案使结构的位移比得到了有效的控制。     

减震设计与抗震设计RC框架结构抗地震倒塌能力对比

与传统抗震设计不同,结构的消能减震设计通过在结构上设置减震装置以消耗地震输入能量,达到减轻主体结构地震响应的目的,在满足相同的设计要求下,减震设计结构由于阻尼器的耗能作用,其截面尺寸或配筋较抗震设计结构有一定的优化。根据我国抗震规范,按传统抗震方法和消能减震方法分别设计了一组钢筋混凝土框架结构。采用基于动力增量时程分析方法的结构抗倒塌易损性分析流程,对不同设计方法所设计的框架结构的抗地震倒塌能力和抗倒塌安全储备进行了定量评价,并对计算结果进行了对比分析。根据分析结果提出了提高高烈度区减震设计框架结构抗倒塌能力的相关措施,并通过算例验证了所提措施的有效性。     

形状记忆合金阻尼器消能减震体系的控制研究

利用奥氏体SMA丝的超弹性和阻尼特性,设计了一种新型的SMA阻尼器,试验研究了该阻尼器在循环荷载作用下的力学性能,建立了基于塑性理论的一维理论模型,并对其力学性能进行了数值模拟.采用能量平衡方法对SMA阻尼器消能减震体系的参数进行了优化,给出了消能部件参数建议取值范围.最后以一幢十层剪切型钢框架结构为算例,分析了SMA阻尼器的减震效果.结果表明:该阻尼器具有良好的滞回耗能能力,能很好地控制结构的位移反应,适用于工程结构的抗震设计和加固.     

钢框架中可更换橡胶抗弯耗能阻尼器减震性能分析EI北大核心CSCD

为钢框架结构提出一种可更换橡胶抗弯阻尼器,装配于钢梁的端部,不额外占用建筑空间。阻尼器包括橡胶段与保险丝段两部分,可在地震过程中提供分段自适应的被动耗能。首先阐明了此类阻尼器的作用机理,并对其提供了简要的抗震设计方法,并介绍了橡胶材料及橡胶段的动力试验;随后,对一典型钢框架结构进行算例分析,比较使用与未使用阻尼器两种情况下结构的地震响应。计算结果表明:橡胶抗弯可更换耗能阻尼器可为钢框架结构提供有效系统阻尼,通过将耗能与破坏聚集于阻尼器的不同部位,使结构中其他构件基本维持在弹性阶段,从而有效降低或消除结构残余位移;同时,阻尼器中的保险丝段为可更换构件,可显著提高整体结构的抗震性能与震后可恢复性能。     

基于满意度原理的自立式高耸钢结构环形TLCD控制多目标优化设计

主要针对自立式高耸钢结构振动控制的优化设计开展研究,根据自立式高耸钢结构的特点,设计了环形调谐液柱阻尼器(Tuned Liquid Column Damper,TLCD),描述了其力学模型,并进一步推导了高耸结构环形TLCD控制的动力学方程。采用Sigmoid函数和线性叠加法构建了用于自立式高耸钢结构风振控制的复合满意度函数,从而基于满意度原理,并结合模式搜索算法,建立了自立式高耸钢结构多目标优化设计方法。针对某自立式高耸钢结构的风振控制设计,以环形TLCD的几何参数为设计变量,以由顶点位移、质量比和迎风面积比组成的复合满意度为目标,编制程序开展了所建立方法的数值算例研究。研究表明,该方法能够快速有效地得到一组满足工程需要的设计参数,同时最优参数和相应设计目标对权重组合的变异系数小于0.1,因此该方法具有较高的鲁棒性,降低了多目标优化设计时权重系数选取的难度。     

黏滞阻尼减震框架结构基于预设阻尼分布模式的简化设计方法

提出了一种适用于黏滞阻尼减震框架结构基于性能需求和概念优化的设计方法以简化此类减震结构的阻尼参数设计过程。为使得阻尼器能够更有效发挥其耗能作用,从概念角度假定阻尼参数沿楼层的分布与结构层间位移角成正相关的关系,并给出了阻尼参数的分布表达式。在此预设阻尼分布模式下,推导了多层减震结构等效附加阻尼比与各层附加阻尼参数的关系。结合基于性能的设计理念,提出以减震比作为减震设计目标,减震结构的需求附加阻尼比可根据减震比和抗震设计反应谱的阻尼衰减关系来确定,结合预设阻尼参数分布表达式即可快速计算出各层的需求阻尼参数。给出了所提出方法的具体实施流程,并对一个框架结构进行了增设黏滞阻尼器的减震设计和抗震性能验算,设计实例表明该方法具有设计目标明确、计算过程简单、参数配置合理等特点。     

装有“双功能”软钢阻尼器框架结构振动台试验与分析

对装有“双功能”软钢阻尼器的框架结构进行了模拟地震振动台试验与分析,并采用有限元方法进行了振动台试验的数值计算,试验及有限元分析结果均表明,两种“双功能”软钢阻尼器对结构的位移反应均有较好的控制效果,实现了小震下为结构提供初始刚度,大震下消耗地震能的设计思想;从能量的角度分析了两种软钢阻尼器的耗能性能,结果表明,“双功能”软钢阻尼器可以耗散大部分地震动输入给结构的能量,降低结构损伤,是一种理想的消能装置。     

波浪荷载作用下导管架海洋平台利用TLCD的振动控制

海洋平台是海洋能源开发的基础设施,除了安全性、稳定性要求之外,其舒适性也是倍受关注的问题之一.调液柱型阻尼器(tuned liquid column damper简称TLCD)通过液体在柱内的晃动从而消耗输入到平台结构的能量,以达到减小平台结构响应的目的.文中对安装有调(TLCD)的导管架海洋平台进行了振动控制分析.假设波浪荷载模型分别为高斯平稳白噪声过程和波浪谱模型,利用随机振动理论对不同的波浪荷载模型分别进行TLCD的参数优化,从而比较平台结构位移响应的减振率.为了更好地反映实际波浪特点,在采用波面谱的同时引入波浪的方向谱,比较计入波浪方向分布对结构响应控制的影响.     

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。     

TLCD-结构转化为TMD-结构减振控制的研究EI北大核心CSCD

该文针对平面对称结构和不对称结构,比较TLCD-结构体系和TMD-结构体系的耦联微分方程,得到TLCD-主结构与TMD-主结构质量比、频率比、主结构自振频率和主结构阻尼等,由此可将TLCD-结构体系转化为TMD-结构体系,利用Den Hartog公式对TLCD阻尼比和频率比参数优化,并用有限元软件来对复杂结构减振控制进行数值计算。通过单层平面不对称结构和20层Bechmark模型放置单个或多个TLCD,用Den Hartog公式求得TLCD参数,并用SAP2000进行结构分析,与MATLAB结果进行比较来验证该方法的合理性和可行性。     

调液阻尼器对偏心结构扭转耦联振动控制的研究

该文利用调液阻尼器来控制偏心结构在地震作用下的扭转耦联振动。首先建立起控制体系的运动方程及时域内的求解方法。以一个8层偏心钢结构为算例,在结构顶层沿两个主轴方向正交放置两个调液柱型阻尼器,并在结构质心处安放一个环形调液阻尼器。基于该文给出的优化目标函数和遗传优化算法,对调液阻尼器的参数进行优化设计。最后对结构输入不同场地类型的地震波,在时域内分析调液阻尼器对结构扭转耦联振动的减振作用。分析结果表明:合理设计调液阻尼器的有关参数,能使其有效控制结构的平-扭耦联振动。