基于能量原理的TMD系统减震性能分析

根据能量平衡原理,建立了结构-TMD体系的累积能量响应和瞬时能量响应方程.综合考虑结构周期与阻尼比的影响,采用时程分析法研究了TMD系统在地震激励下主结构各能量响应的分布变化规律.研究了随机激励下,采用虚拟激励法从能量角度分析主结构能量响应最小时TMD质量比、频率比及阻尼比的最优值.数值仿真分析结果表明,TMD系统对于中长周期结构有较好的能量控制效果;当结构阻尼比较大时,TMD的控制效果下降;此外,随机激励下,以最小主结构累积输入能和瞬时输入能为优化目标所得到的TMD最优参数结果与传统以最小主结构位移响应峰值为优化目标的结果基本一致,从而验证了能量原理的适用性与可靠性.     

SDOF—TMD控制系统能量响应特性与能量谱研究

目的研究弹性单自由度（SDOF）结构调谐质量阻尼（TMD）控制系统的能量响应特性和控制系统的能量谱变化规律．方法采用地震激励下结构位移均方值最小为优化目标的TMD最优参数表达式,基于相对能量计算公式,并考虑了TMD子结构的不同频率比、质量比和阻尼比等参数摄动来分析控制系统能量谱变化规律．结果在El centro地震作用下,TMD能较好地控制主结构的各项能量响应．TMD控制系统在短周期0—0．5s和长周期3．2—4s范围内,系统能量对TMD参数变化不敏感;在1．0～3．2s范围内,质量比越大,其动能、势能和输入能的控制效果越好,且存在最优调谐频率比;控制系统的能量反应对TMD子结构的阻尼比变化不敏感．结论TMD需要积累较大的能量才能对结构有较好的控制效果,TMD子结构参数是影响TMD控制系统能量谱变化规律的重要指标．     

基于控制力的TMD减振机理研究

从控制力的角度出发,研究多自由度体系下TMD系统的减振机理,并以此为基础建立TMD滤波器模型,研究随机输入下TMD减小结构动力响应的实现途径.研究发现TMD系统控制力的本质是惯性力;当TMD系统参数设置合理时,TMD以一定比值吸收各个频段的外界输入;以线性振动理论为基础的TMD系统,在控制弹性阶段的结构响应时有很卓越的效果.     

基础平动结构随机地震响应的解析解

对单自由度基础平动结构随机地震响应问题进行了系统研究。针对结构运动方程为非经典阻尼、非对称质量和非对称刚度的情况，用复模态法解耦，获得了结构地震响应的解析解。该方法可推广到非平稳随机地震响应分析，也可用于基础隔震、带TMD减震和加层减震等结构的随机地震响应分析与优化设计。     

基于能量法的TMD参数优化设计

以主结构在整个地震过程中吸收的能量值最小作为优化准则,考虑了主结构阻危的影响,通过非线性规划的数学方法得出TMD的最优频率比和最优阻尼比,并采用最小二乘法拟合出相应设计参数的数学表达式,提出了在地震随机作用下,基于能量法的TMD参数优化设计方法,并进一步分析了TMD质量比、阻尼比、频率比与主结构能量的影响关系。数值模拟结果表明,该方法与传统设计方法比较,主结构吸收的能量更小。     

河南艺术中心标志塔TMD地震控制

以安装风振控制TMD的某标志塔为原型,研究了TMD系统地震响应控制效果.根据塔的自振特性考虑无TMD、1TMD、2TMD和3TMD四种TMD安装方案.首先从塔的SAP2000三维模型中抽取X方向的二维串联模型并按此分析和计算了安装不同方案TMD前后标志塔各模态传递函数,研究不同TMD方案对结构各阶模态响应的影响;另外文中选用31条地震加速度记录进行数值模拟,研究不同TMD方案的地震控制效果.计算结果表明,低阶模态TMD对高阶模态的振动没有控制效果,采用一个TMD进行风振控制的结构,在遭遇高频含量丰富的地震加速度时程时,需要增加控制高阶模态的TMD,以提高其对地震响应的控制效果.     

基于惯容阻尼器的钢板应力带桥的地震响应控制研究

引入TVMD、TID和TMDI 3类调谐惯容系统,研究调谐惯容系统对应力带桥地震响应的控制效果。以某钢板带应力带桥为对象,基于有限元建模提取主跨的质量和刚度矩阵,并在Matlab中基于状态空间法开展动力响应时程分析。以随机白噪声作用下主跨最大位移和均方根位移作为优化目标,基于时域进行参数优化分析,并采用ATC63地震动对优化的桥梁结构系统进行时程分析。结果表明,TID、TVMD和TMDI能以更小的调谐质量实现比传统TMD更好的控制效果,具有较好的工程应用价值。     

基于遗传算法的TMD参数优化研究

将遗传算法应用于结构被动减振装置的参数优化之中，提出了优化方法以及数学模型。以控制一个大跨度钢桁架连廊的人致振动为工程实例，通过Matlab编写算法主程序，利用有限元进行循环计算，实现对STMD系统的刚度、阻尼参数以及MTMD系统的位置组合的优化。结果表明：在TMD系统中应用遗传算法寻优得到的最优参数比Den hartog定点理论计算出的最优参数减振率提高2.7%,在MTMD系统中最优的布置方式比均布布置方式对中心频率的减振率能提高2.2%,同时也说明了遗传算法在TMD减振系统优化中的可行性。     

结构随机风振响应分析的复模态法

对单自由度结构的随机风振响应问题进行了研究。首先建立运动方程，并用线性滤波过程生成脉动风谱，用复模态理论和扩阶法进行解耦，获得了等效风谱对应的结构风振响应的解析解，从而建立了结构风振响应分析的复模态法，该方法可用于带TMD和TLD结构的风振分析和优化设计。     

基于TMD的海上浮动风力机结构振动控制研究

将调谐质量阻尼器(TMD)引入海上浮动风力机结构动力学控制领域,建立了浮动风力机的气动-水动-控制-TMD-结构完全耦合动力学模型,对典型5 MW驳船型浮动风力机进行了TMD参数优化和振动控制研究;通过对5种典型风浪联合载荷工况、有/无配置TMD的风力机的动态响应仿真,研究了TMD的振动抑制效果。结果表明:优化设计的TMD在100 s内使风机塔顶纵向挠度的标准差降低45.7%;TMD使塔根纵向载荷、塔顶纵向挠度标准差降低20%~50%;使叶根纵向载荷、叶尖纵向挠度标准差降低10%~40%。因此,该TMD控制策略可显著减小海上浮动风力机各关键部位的振动响应及载荷。     

部分状态可测转子系统振动控制的随机最优策略

建立了受控柔性转子系统在随机激励下的状态空间模型.基于线性二次型高斯控制和Kalman-Bucy滤波器理论，提出了在不完全状态信息条件下，转子系统在白噪声和有色噪声激励下振动主动控制的随机最优策略.以一个双盘悬臂柔性转子 轴承系统为例，通过数值方法研究了在El.Centro地震激励作用下采用随机最优策略对转子 轴承系统进行振动主动控制的有效性，并讨论了在性能指标中不同权函数对控制效果的影响.结果表明，提出的随机最优控制策略能够有效抑制转子系统的振动，控制效果随着与位移和速度相关的权矩阵Q中对应元素的增大而变好，随着与控制相关的权矩阵R中对应元素的增大而变差.     

Dynamic reliability analysis of supercavity vehicle with stochastic parameters under impact loads

With dynamic reliability problems of stochastic parametcrs,supercavity vehicle is subject to impact loads.The supercavity vehicle is modeled by using eight-node super-parametric shell elements.The tail...     

基于形状记忆合金的TMD半主动控制

针对建筑结构在随机荷载或风荷载作用下可能发生的频率不确定问题,特别是结构自振频率会随振幅的大小而发生漂移的非线性振动问题,提出性能可靠、构造简单的形状记忆合金SMA-TMD自适应半主动控制系统.从理论上探讨形状记忆合金在变刚度TMD控制装置中的应用,并进行相应的参数设计.同时,在研究随机荷载作用下TMD系统动力特性的基础上,结合短时傅里叶变换(STFT)设计出该系统的自适应半主动控制算法.算例表明,SMA-TMD自适应控制系统能较好地识别结构系统的时频特性,并进行有效的控制,具有性能可靠和自适应能力强等特点.该自适应控制系统较传统的TMD被动控制减震效果更好,鲁棒性更强.     

基于随机丢包的网络控制系统控制器设计

针对网络控制系统的数据包丢失(丢包)问题,提出将数据包丢失过程理解为一类随机过程,将随机丢包丢失过程建模为一个随机Markov链,系统的模型则可以表示成一类Markov跳变系统.利用Lyapunov稳定性、Markov跳变系统理论和随机最优控制理论分析闭环系统的稳定性,设计基于随机丢包的动态输出反馈控制器,利用Matlab的LMI工具箱,利用双线性矩阵不等式的可行解给出控制器的参数.并用实例验证了该方法的有效性.     

随机最优策略在转子系统振动控制中的应用

为了减小随机激励作用下转子系统的振动, 提出了一种用于振动控制的随机最优控制策略.基于线性二次型高斯控制理论, 给出了转子系统在白噪声激励作用下振动控制的随机最优控制规律，并通过成形滤波器把有色噪声变为白噪声，得到了有色噪声激励作用下的随机最优控制规律. 通过求解方差方程，用数值方法对对随机激励作用下的转子系统的位移响应方差进行了研究.结果表明, 该控制策略作用下转子圆盘中心的位移响应方差仅为没有控制策略作用下对应位移响应方差的16.7％. 该控制策略能够有效地抑制转子系统的振动. 转子圆盘中心的位移响应方差随着随机激励功率谱密度的增大而增大.     

地震能量的集中与耗散方法在TMD系统中的应用

在调谐质量阻尼器 (TunedMassDamper,以下简称TMD)的抗震控制中 ,引进能量集中与耗散的方法 ,通过计算机仿真实验对比 ,得出利用能量的集中与耗散方法得到的优化参数 ,更有利于TMD系统的宽频减振     

结构的非线性随机地震响应分析

提出了一种基于广义高斯分布的结构非线性随机地震响应分析方法,该方法采用广义高斯分布来预测结构非线性随机地震响应的边缘分布,采用Nataf分布预测结构非线性随机地震响应的联合分布,而预测模型的参数由非线性响应的一阶和二阶绝对矩来估计。采用发展的方法,分析了Kanai-Tajimi地面运动加速度作用下六层剪切型框架结构的非线性随机响应,分析结果表明该方法具有较高的数值精度和计算效率。     

随机激励下随机参数超空泡结构的动力可靠度

针对具有随机参数的超空泡结构在随机激励下的动力可靠性问题,使用八节点超参数壳单元对超空泡航行体建模,将超空泡尾部受到的冲击载荷及滑行力简化成2个存在某一相位差的平稳随机过程,利用虚拟激励法将双随机问题精确地转化为单随机问题.应用Newmark法结合虚拟激励摄动法计算出随机结构的应力响应,进而求出随机参数超空泡结构动力可靠性所需的全部数字特征.由首次超越破坏准则的动力可靠度公式,求出随机参数超空泡结构动力可靠度的均值和方差的计算公式,解决了具有随机参数超空泡结构的动力可靠性问题.通过算例与Monte Carlo方法结果的比较,验证文中方法的可行性和有效性.     

钢筋混凝土结构的非线性地震可靠性分析

对钢筋混凝土结构的非线性地震可靠性进行了分析研究。在合理选择地震地面运动模型和结构分析模型的基础上，对结构进行了随机地震反应分析，并获得了结构随机反应的统计量。进而采用双参数的结构破坏模型，以结构可靠性理论为依据，推导出了计算结构地震破坏概率的一般表达式。由于在推导结构的地震破坏概率时是从一般情况出发的，该方法同样适用于其他类型的工程结构，通过对一座按8度要求设计的钢筋混凝土框架结构的地震可靠性分析，表明该方法具有合理性。提出的方法可用于抗震设防标准的制定和震害预测。