巨型框架多功能减振结构脉动风振反应的线性最优半主动控制

根据线性最优主动控制的原则,提出了同时控制位移、速度和加速度的最优主动控制策略,导出了修正Riccati方程。由此利用磁流体阻尼器,对巨型框架多功能减振结构的脉动风振反应进行了半主动控制,表明该结构体系的半主动控制比被动控制能更显著地减小主、次框架的振动加速度,能更有效地降低主框架的振动位移。     

巨型框架减振结构脉动风振的线性最优半主动控制

本文根据线性最优主动控制的原则,提出了同时控制位移、速度和加速度的最优主动控制策略,导出了修正Riccati方程。由此利用磁流体阻尼器,对巨型框架多功能减振结构的脉动风振反应进行了半主动控制,表明该结构体系的半主动控制比被动控制能更显著地减小主、次框架的振动加速度,能更有效地降低主框架的振动位移。     

磁流变阻尼器在基础智能隔震建筑中的研究

针对橡胶隔震垫作为一种被动控制装置,存在最优控制范围窄的局限性。将磁流变阻尼器与橡胶隔震垫相结合,组成智能基础隔震系统应用于结构振动控制中,数值模拟分析了在地震力作用下原结构,普通隔震结构,隔震层附加MR阻尼器在Passive—off状态,Passive—on状态和磁流变阻尼器半主动智能状态下结构的反应。试验结果表明,结构在磁流变阻尼器半主动智能状态下控制效果最优,能有效克服被动隔震最优控制频带窄的缺点,其相对一般被动隔震装置,能同时减小隔震层位移,上部结构层间位移和各层最大加速度。     

底层柔性柱隔震结构半主动控制研究

为减小隔震结构底部柔弱层的过大变形,提出了一种底层柔性柱隔震结构半主动控制体系。将结构底层柱设计成柔性柱,在底部填充墙与二层梁之间安装磁流变阻尼器,根据主动控制算法来适时调整阻尼器的阻尼力,对结构实施限位和耗能的半主动控制。建立结构振动模型,通过数值模拟分析该体系的振动特点和减震效果。研究表明,这种结构控制体系能有效减小结构的地震反应,隔震层位移减小50%以上,防止结构因底部位移过大而倒塌。隔震层刚度对减震效果有明显影响,层间刚度比应在隔震层位移、层间位移和加速度之间权衡考虑,并保证底层柱在大震下不发生失稳。在没有半主动控制条件的情况下,在隔震层安装固定阻尼耗能器件进行被动控制,也可减小底层位移30%以上。     

底层柔性柱隔震结构半主动控制研究

为减小隔震结构底部柔弱层的过大变形,提出了一种底层柔性柱隔震结构半主动控制体系。将结构底层柱设计成柔性柱,在底部填充墙与二层梁之间安装磁流变阻尼器,根据主动控制算法来适时调整阻尼器的阻尼力,对结构实施限位和耗能的半主动控制。建立结构振动模型,通过数值模拟分析该体系的振动特点和减震效果。研究表明,这种结构控制体系能有效减小结构的地震反应,隔震层位移减小50%以上,防止结构因底部位移过大而倒塌。隔震层刚度对减震效果有明显影响,层间刚度比应在隔震层位移、层间位移和加速度之间权衡考虑,并保证底层柱在大震下不发生失稳。在没有半主动控制条件的情况下,在隔震层安装固定阻尼耗能器件进行被动控制,也可减小底层位移30%以上。     

建筑结构半主动控制振动台试验研究

本文讨论了作者进行的建筑结构半主动振动控制试验,用以检验主动变刚度/阻尼(AVS/D)控制系统犤6犦及瞬时最优半主动控制方法的有效性与实用性。试验结果表明:对比于对应的被动控制方式,AVS/D半主动控制系统不但能有效地控制结构在地震作用下的位移和加速度响应,而且克服了其它半主动控制系统存在的负面控制影响,对不同地震激励具有很强的控制鲁棒性,而且实现简单、易行,从而为进一步深入研究与应用于工程实际提供了试验依据。     

磁流变阻尼器对支座简谐运动下拉索参数振动的智能控制

以斜拉索为研究对象,忽略索桥之间的耦合作用,研究支座简谐运动下,磁流变阻尼器对拉索参数振动的智能半主动控制。首先建立斜拉索-阻尼器系统的三维运动方程,并采用有限差分法进行离散化。针对磁流变阻尼器的力学特点,提出简单适用的基于平衡逻辑算法的半主动控制策略,该控制策略的实现仅需测量阻尼器的位移和速度反应。重点考察支座简谐运动频率与拉索面内基本频率之比为2,1,2/3和1/2这4种工况。仿真分析表明,采用半主动控制策略,大多数情况下磁流变阻尼器能显著地降低拉索的面外位移,可以认为磁流变阻尼器能有效避免拉索平面外参数振动的发生;另一方面,仅在少数情况下磁流变阻尼器才对拉索的面内振动产生明显的减振效果。此外,提出的控制算法会导致拉索振动的混沌性。     

磁流变阻尼器在建筑结构减振控制中的应用

建筑结构在外部激励下的振动控制一直以来是振动控制领域研究的热点。其中,半主动控制策略包含了被动控制和主动控制的优点,能更有效地提高建筑结构的抗震性能,减轻其在动力作用下的反应及损伤。基于磁流变阻尼器的半主动控制策略也有很大的发展,在实际工程中已有所应用。磁流变阻尼器的主要性能取决于磁流变液成分。综述国内外磁流变阻尼器的研究发展历程,及其在建筑结构减震控制中的应用,展望其在建筑结构减振控制应用中的发展趋势。     

不同控制策略下安装磁流变阻尼器的模型结构振动台试验与分析

本文对不同控制策略下安装有磁流变(MR)阻尼器的模型结构进行了振动台试验和分析。文中首先介绍了经典最优控制(COC)、瞬时最优控制(IOC)和线性二次高斯最优控制(LQG)等三种控制算法,然后对一首层安装有最近设计制造的MRF-04K型的MR阻尼器的、1/3比例的三层钢框架模型,进行了在两种被动控制和三种半主动控制等不同控制策略下的振动台试验,最后对模型结构地震反应的控制效果以及不同控制策略对控制效果的影响和控制稳定性进行了分析。研究表明,安装有MRF-04K阻尼器的结构控制系统具有良好的控制效果,无论是被动控制还是半主动控制,模型结构各层相对位移峰值均减小了45%左右,其均方根值均减小了70%左右,加速度反应峰值均减小了30%左右,其均方根值均减小了75%左右,从而验证了MRF-04K阻尼器是结构控制工程应用的一种理想的控制装置;研究还表明,在三种半主动控制策略中,基于LQG算法的半主动控制仅需模型结构的加速度反应的反馈信息,比基于IOC算法和COC算法的半主动控制     

设置磁流变阻尼器的高层钢框架支撑体系的地震反应研究

磁流变(MR)阻尼器是一种性能十分优秀的减振装置,具有构造简单、调节驱动容易和反应迅速等优点,能有效减小工程结构的地震反应和风振反应,具有广阔的应用前景。本文研究了安装MR阻尼器的高层钢结构框架支撑体系的抗震性能。在介绍了MR阻尼器力学模型的基础上,推导了MR阻尼器-支撑框架系统的地震反应基本方程,并且采用了基于最优主动控制力的“开关-耗能”半主动控制策略对MR阻尼器实施控制。应用本文方法对一栋20层的高层钢结构进行了模拟计算,结果表明:安装了MR阻尼器的框架支撑体系的抗震性能明显优于纯框架支撑体系,是一种简单、方便和有效的减振系统。     

巨型框架多功能减振体系脉动风振反应的随机振动分析

巨型框架中主框架与次框架通过夹层橡胶垫及粘弹性阻尼器相互连接 ,形成了巨型框架多功能减振体系。建立了该体系在脉动风作用下的振动方程 ,导出了主次框架振动位移及加速度的频率响应函数矩阵和谱密度矩阵 ,由此导出了主次框架各层位移及加速度的均方差。最后通过一个数值算例讨论了结构振动的影响因素     

MR阻尼器在空间网壳结构风振抑制中的控制策略影响规律研究

磁流变液(MR)阻尼器是一种新型智能材料抗风减振装置,它以适当方式和网壳结构结合,形成具有智能材料杆件的空间网壳结构,以达到抑制结构风振的目的。本文研究了控制策略对空间网壳结构的抗风减振效果的影响。研究表明,不同控制策略导致不同的减振效果。Passive-off控制策略的风振抑制效果较差,Passive-on控制策略对控制结构位移响应效果较好,但对控制速度和加速度效果不佳。半主动控制策略对控制结构的位移、速度和加速度响应均较理想。     

半主动电涡流单摆式调谐质量阻尼器减震性能研究

为了提高传统的调谐质量阻尼器（TMD）对建筑结构的减震效果,提出了一种可实时调整频率和阻尼的半主动电涡流单摆式调谐质量阻尼器(SAEC-PTMD)。由Hilbert-Huang变换(HHT)识别结构的瞬时频率,通过基于HHT的控制算法实时调节SAEC-PTMD的摆长进行频率的调节。研究并拟合了电涡流有效阻尼系数与磁导间距之间的关系,通过基于线性二次型高斯(LQG)的控制算法实时调节磁导间距,以实时调节阻尼系数。为了验证SAEC-PTMD对建筑结构的减震效果,对一单自由度结构模型在地震激励下的震动响应进行数值模拟。数值模拟中,采用一经优化设计的被动TMD (PTMD)作为对比,并考虑由主结构的累积损伤引起自身频率下降而造成PTMD的失调效应。以主结构的加速度和位移时程峰值、整体均方根值及其加速度和位移反应谱作为评价指标,评估了SAEC-PTMD在结构发生损伤前后对PTMD的改良效果。数值模拟结果表明,在结构发生损伤前后,SAEC-PTMD均比经优化设计的PTMD具有更好的减震效果。     

结构水平-扭转耦合振动控制研究

运用调谐质量阻尼器(TMD)对结构水平-扭转振动进行控制。建立了扭转耦合结构控制的三维有限元模型;为了提高TMD的有效性,使模态位移响应的均方值之比(结构有无TMD)最小化,对TMD参数进行优化。数值算例表明本文方法对长宽比较大的结构切实有效。     

确定桥梁半主动控制阻尼器位置的简便方法

提出了按照主动控制力的大小数值来确定桥梁半主动控制阻尼器位置的方法,并通过一座大跨桥梁纵向地震反应半主动控制计算分析,验证了该方法的有效性,在分析和总结计算结果的基础上,提出了一些关于桥梁减震控制中阻尼器位置的建议。     

巨型框架多功能减振结构脉动风振的随机分析

巨型框架中主框架与次框架通过减振装置相互连接,形成巨型框架多功能减振结构。通过建立该结构在脉动风作用下的振动方程,根据随机振动理论导出主、次框架位移及加速度均方差,并对该结构位移及加速度减振系数进行分析,由此提出有效的减振控制方法。