基于SMA主动阻尼的桅杆振动控制的研究

将SMA(Shape Memory Alloy, 形状记忆合金)丝作为桅杆结构的纤绳或纤绳的一部分,把它和PSD光电位置传感器、数据采集板、计算机、恒流源组成控制系统,以对桅杆的振动进行控制.对桅杆结构的振动控制试验表明,处于超弹性状态的SMA纤绳,可以成为性能优异的主动阻尼器,并有效地使结构振动得到抑制.     

船体结构刚度对桅杆振动特性的影响及控制

采用Euler-Bellouli梁理论推导出桅下船体结构旋转刚度和桅杆首阶固有频率参数之间的关系．用桅下船体结构的旋转刚度ka和桅杆参数EI/l的比值判断桅下船体结构的旋转刚度对首阶固有频率的影响，对一个安装在不同旋转刚度基础上的桅杆实例进行了有限元计算，找出了桅下船体结构旋转刚度的合理设计范围。有限元软件仿真计算结果表明，合理地选择ka值可使桅杆首阶振动频率得到主动控制。     

结构地震响应监测与控制的形状记忆合金（SMA）智能系统

利用形状记忆合金的超弹性特性和应变自感知特性，开发了sMA阻尼器／位移传感器，集成结构振动控制与监测智能系统，安装在结构层间抑制结构地震响应，同时监测结构响应，为地震后结构快速安全评定提供数据。文中首先对奥氏体状态SMA的超弹性特性和应变自感知特性进行了详细的试验研究；然后详细阐述了SMA阻尼器／位移传感器的构造设计；最后将SMA阻尼器／位移传感器安装在结构模型上进行了振动台试验，验证了该装置的有效性。     

光激励SMA对复合材料振动影响的研究

采用国内常用复合材料作试件，用全息干涉计量术，研究ＳＭＡ埋入前后有光激励前后对复合材料的振动的影响。     

应用SMA智能阻尼器的结构模糊控制

利用形状记忆合金(SMA)的弹性模量随温度变化的特性和SMA超弹滞回耗能特性,设计提出一种新型SMA智能阻尼器。采用模糊控制器确定SMA智能阻尼器的SMA丝工作组数,从而瞬时准确地确定SMA智能阻尼器的刚度和阻尼的档位,并有效降低受控结构地震反应。利用MATLAB提供的模糊控制工具箱和Simulink模块建立仿真模型,数值分析某三层框架结构在无控、主动控制和模糊控制三种情况下的地震反应。仿真结果表明：在模糊控制情况下框架结构底层位移和加速度反应幅值分别降低了41%和48%,控制效果显著,接近主动控制的效果,从而验证了所设计提出的SMA智能阻尼器及其模糊控制的有效性与可靠性。     

结构振动控制的不同直径NiTi丝力学性能试验研究

试验研究了三种直径超弹性NiTi SMA丝的力学特性,考察了循环加载次数、应变幅值、加载速率和环境温度对其力学性能（相变应力、每循环耗散能量、割线刚度、等效阻尼比和残余应变等）的影响,揭示了加卸载过程中因潜热引起的SMA丝温度的变化规律。研究表明：随着循环加载次数的增加,三种材料的马氏体相变开始应力降低、每循环耗散能量和割线刚度逐渐减小,而残余应变累计增大,但约20圈后趋于稳定。而在同等条件下,三种材料相比,直径0.5mm SMA丝阻尼耗能特性和自复位特性优于另两种材料,而直径1.2mm和2.0mm SMA丝的力学性能基本接近。试验结果为SMA阻尼器的设计提供了依据。     

桅杆结构振动响应的计算研究

本文基于状态空间，对桅杆结构振动响应数值计算方法进行了研究，同时对桅杆承受横摇和基础激励时的振动响应进行了计算分析，取得了一些有价值的结果。     

SMA耗能器的阻尼性能试验研究

设计并制作了伸缩式形状记忆合金耗能阻尼器，并对此器件进行了试验研究。试验结果与理论分析结果吻合程度较好，表明器件的设计是合理的、加工制作的工艺满足了理论要求，为该器件的工程实际应用积累了实践经验。     

形状记忆合金在结构振动控制中的研究与应用

形状记忆合金已在工程结构振动控制领域中的研究和应用得到了广泛的关注.针对这一问题,介绍了形状记忆合金的一些主要特性,阐述了形状记忆合金在被动及主动控制方面的研究现状,讨论了在工程中应用形状记忆合金进行振动控制所面临的问题.最后,给出了形状记忆合金在土木工程结构振动控制领域内应进一步研究的几个问题.     

SMA纤维混杂层合梁的振动分析

提出一类形状记忆合金(SMA)纤维混杂层合梁的数学模型。采用多胞模型、形状记忆合金一维本构关系分析方法,同时考虑铁木辛柯剪切和马氏体相变的影响。目的是为了更进一步了解层合梁的振动控制。SMA纤维用来作为驱动器,它能够改变弹性模量和回复力,以此改变梁的频率。分析了SMA纤维含量、铺设角度和横向剪切变形的影响。结果表明,通过激活形状记忆合金纤维及改变初始变形,对层合梁的自振频率有很强的控制和调节能力。     

用形状记忆合金控制转子振动的非线性动力学研究

考虑了形状记忆合金控制器作用力的软非线性,给出了具有形状记忆合金控制器和弹性支承转子系统的动力学方程。运用非线性动力学理论求出了系统在主共振时的二阶非线性近似解,运用运动稳定性理论求出了系统振幅跳跃区间表达式,通过对系统的解和跳跃区间的表达式的分析和讨论,得出了系统诸参数对系统动力学特性的影响,并通过仿真验证了理论结果;提出了用形状记忆合金控制器结合挤压油膜阻尼器降低系统在非定常状态下最大振幅的构想,并探讨了加装挤压油膜阻尼器后系统动力学特性的变化。     

随机风荷载作用下桅杆结构响应矩计算的离散分析法

整体考虑纤绳的空间振动以及纤绳、杆身的相互影响,推导出桅杆结构在随机风荷载作用下的非线性振动方程;在此基础上采用随机振动的离散分析理论,推导出结构响应均值和方差的递推式。由于结构的非线性特征,矩方程中包含位移的高阶矩,递推方程式不闭合。引入Gauss闭合假定,将影响的高阶矩用值和方差表示,递推方程式成为响应均值和方差的非线性方程,可以迭代求解。该方法计算效率高,收敛快。算例表明,该方法计算结果与Monte Carlo模拟结果符合较好。     

桅杆的非线性随机研究

通过引入微小白噪声摄动 ,将桅杆的非线性动力方程转变成 Ito随机微分方程的形式 ,采用路径积分推导出该噪声模型响应概率密度函数的形式解 ,根据该函数的分布特征和平均 Poincaré图研究桅杆响应特性受激励参数的影响和混沌现象。算例分析表明 :桅杆响应特性依赖于激励的频率及其强度 ,而与激励方向基本无关 ;共振频率附近激励强度的增长将导致桅杆出现混沌运动 ,结构在水平面内各方向上产生大幅振荡 ,这是造成结构疲劳损伤累积的重要起因。     

基于模态控制法的振动主动控制试验研究

根据模态控制法的思想,直接对被控制对象的模态振型进行控制,最终达到减小传递到基础上的振动的目的。试验结果表明,所要控制的模态振型得到控制,被控结构向基础传递的振动减小。     

磁控形状记忆合金在结构振动控制中的应用研究

磁控形状记忆合金(MSMA)是一种在磁场控制下可产生较大变形,且具有形状记忆功能的新型智能材料,利用其磁控特性可以制作智能作动器进行结构的振动控制。首先介绍了MSMA材料在磁场作用下的变形机理与磁控特性,在此基础上提出了两种可以应用于结构振动控制中的新型MSMA驱动器,并分析了其工作原理和设计方法,最后阐述了利用MSMA的逆特性制作MSMA自传感作动器的关键技术及解决方法,为其在土木工程领域的应用打下了良好的基础。     

主动约束层阻尼振动控制技术现状及展望

本文在建模、控制策略,系统实现和应用等多方面对主动约束阻尼振动控制技术的历史,现状进行了分析,指出了实施主动约束层阻尼振动控制技术继续发展的技术及待解决的问题。     

磁致伸缩材料作动器在振动主动控制中的应用研究

磁致伸缩材料作动器是一种具有特色的机敏材料作动器。本文在自行研制Ｔｅｒｆｅｎｏｌ－Ｄ作动器及其特性试验的基础上，研究该类作动器在主动隔振与主动吸振中的应用。文中提出并导出了多通道前馈控制的时延滤波—ｘＬＭＳ法，并就这种算法的收敛性进行进一步的讨论。     

弹性圆柱壳结构振动有源控制理论分析

以两端为简支边界条件的弹性圆柱壳为研究对象,基于Donnell—Mushtari的壳理论分析了圆柱壳自由振动固有频率和结构模态,应用模态叠加方法得出圆柱壳在简谐点力激励下的响应。采用不同控制策略,对圆柱壳结构振动进行有源控制,并结合二次最优理论建立圆柱壳振动有源控制理论模型,得出不同控制策略下的最优次级力。基于所建模型进行计算机仿真,对两种控制策略下圆柱壳结构振动有源控制进行比较分析,所得结论对圆柱壳结构有源控制相关研究具有参考意义。