附加TL-PD的钢框架振动台试验及简化分析

为考察分析TL-PD在地震作用下的减震性能,并比较其与TLD和PD控制效果,将阻尼器安装在5层钢框架顶部,分别对有控和无控结构进行3条天然地震波作用下的振动台试验.试验结果表明:TL-PD具有良好的振动控制效果,对各楼层均有一定的减震作用,位移均方根减震效果最优达到63.2%,加速度均方根控制最优达到51.0%.TL-PD改善了TLD对激励敏感的特点,鲁棒性较好,但减震效果在一定程度上还受输入激励特性的影响.提出的TL-PD相对单纯PD装置对颗粒摩擦碰撞有一定的降噪作用.通过理论分析,基于经验模型,提出了TL-PD简化数值模型,可用于TL-PD初步设计的近似模拟.     

基于固有模态的单层球面网壳减震控制

简要介绍并总结了目前大跨度空间结构多重调频质量阻尼器(MTMD)减震控制的发展过程及研究现状.建立了网壳结构MTMD减震控制系统动力学基本方程并进行解耦分析,进而提出了基于控制特定的固有模态的单层球面网壳结构分布多重调频质量阻尼器(D-MTMD)减震设计方法与步骤.建立了一个单层球面网壳数值模型,分别考虑水平、竖向地震输入两类工况,对不同震动控制方案的网壳采用El Centro波进行时程分析,并对计算结果进行分析对比.计算结果表明,该减震控制方法可以有效减小结构地震响应.同时,根据数值计算结果,总结提出了一些关于减震控制效果优化的建议.     

基于自适应扩展卡尔曼滤波的 消能减震结构及附加阻尼力识别

针对消能减震结构中阻尼器提供的阻尼力难以直接测量,对其性能及状态进行评估较为困难的问题,提出了一种基于自适应扩展卡尔曼滤波的结构参数及未知激励识别方法,并将其应用于消能减震结构的阻尼器特性识别. 当阻尼器结构模型已知时,该方法可对阻尼器参数进行识别;当阻尼器结构模型未知时,阻尼器对结构提供的附加阻尼力可视为结构所受附加未知激励,同样也可由该方法进行识别. 采用一个多层剪切框架结构和一个多层加装阻尼器的消能减震结构作为数值算例,并采用一个单层加装阻尼器的剪切框架结构作为试验算例,验证了所提出的方法的有效性和可行性. 所提出方法可为消能减震结构中阻尼器的特性识别及性能评估提供更多的依据.     

钢筋混凝土减震模型力学性能试验研究

针对RC结构减震缩尺模型,开展其主体结构材料与附加减震装置力学性能试验.从承载能力相似的角度以微粒混凝土及镀锌铁丝模拟原型结构混凝土及钢筋的力学性能,基于模型结构减震性能目标需求设计小吨位黏滞阻尼器的规格、数量及布置位置,就主体模型的材料力学性能及阻尼器的动力性能进行分析.结果表明:微粒混凝土及镀锌铁丝可以较好地模拟混凝土及钢筋共同工作的性能,小吨位阻尼器在模型振动台试验中发挥的减震效果良好,但实际性能与出厂设计存在一定差异.     

基于MRF-04K阻尼器的LQG半主动控制系统

在MRF-04K阻尼器动力特性试验的基础上提出了一种能够准确描述该阻尼器特性的滞回模型，通过实测曲线与模拟曲线的对比分析表明，该模型能够真实反映阻尼器的滞回特性．建立了基于MRF—04K阻尼器的LQG半主动控制系统，仅需结构加速度响应作为反馈信息，通过对3层模型结构的计算分析表明，该系统能够充分利用阻尼器的性能，实现较好的减震控制效果．     

基于改进遗传算法的阻尼器位置与数量优化分析

为实现大跨网架结构上黏滞阻尼器位置和数量的优化,以替换杆件模态应变能百分比之和取得最大值为目标函数,以结构节点位移、加速度和杆件应力的峰值为优化控制指标,采用Matlab编写并验证改进的遗传算法优化程序.基于优化结果,采用ANSYS对网架结构在多遇、罕遇地震作用下的震动控制效果进行数值模拟对比分析.结果表明,阻尼器优化布置方案减震效果良好,明显改善结构受力状况;以安全性及经济性为优化目标,得到最佳方案,总结出大跨网架中黏滞阻尼器的布置规律,对实际工程减震设计具有参考意义.     

形状优化的菱形开孔剪切型金属阻尼器减震性能

目的为解决传统开长缝的剪切型金属阻尼器应力集中以及焊接产生的热效应影响,提高阻尼器耗能能力,提出一种采用等强度线优化开孔形状的菱形开孔剪切型金属阻尼器.方法根据弹塑性力学理论寻找耗能单元截面在受弯、受剪条件下屈服强度相等的曲线,将该等强度曲线所围成的四边形作为对阻尼器耗能板的开孔形状,并推导了阻尼器弹性等效刚度与屈服强度的设计公式;对阻尼器耗能单元进行材料试验,基于真实的材料本构关系数据建立了精细化有限元数值仿真模型,模拟其低周往复加载的力学性能,分析阻尼器的变形模式与耗能能力,并比较了开长缝和开优化形状菱形孔阻尼器的减震性能.结果屈服强度的仿真结果与计算结果误差小于2%,刚度误差小于1%;相比传统的开长缝钢板阻尼器,形状优化的菱形开孔阻尼器累积等效塑性应变最大值减小为24.3%~37.5%;加载位移角小于1/20工况时,耗能未明显提升;加载位移角超过1/20工况时,形状优化的菱形开孔阻尼器单位体积耗能率增加多至32.9%.所建立的有限元模型是基于真实材性试验数据给出的,能更好地反映阻尼器金属的力学行为;设计公式计算结果与数值仿真结果吻合较好,可作为该类阻尼器的设计公式.结论与开长缝的钢板阻尼器相比,形状优化的菱形开孔阻尼器的强度随着滞回行为而稳定强化,具有良好的低周疲劳性能与稳定的耗能能力,塑性变形分布更加均匀,最大累积等效塑性应变明显减小.     

一种新型简易抗震装置及其在结构减震中的应用

总结了用于结构减震的多种安装形式的黏滞阻尼器;不同形式黏滞阻尼器通过放大两端相对位移达到减震的效果。在此基础上提出一种新的简易抗震装置,经过分析得到了该装置的位移放大系数,并通过时程分析和数值计算。结果表明其具有较好的减震效果。     

外置金属阻尼器的新型自复位约束砌体墙抗震性能研究

研制了一种同时布置体内无黏结预应力筋和外置金属阻尼器的新型自复位约束砌体墙,通过拟静力试验研究了该自复位墙在低周反复荷载作用下的滞回性能,重点探明了预应力筋初始预应力、金属阻尼器屈服荷载大小对其耗能性能的影响,最后基于试验结果建立了数值分析模型.研究表明:该自复位约束砌体墙滞回曲线呈"旗形",在较大位移下未出现明显的损伤,且在加载及卸载过程中没有明显的强度和刚度退化;随着预应力筋初始预应力的增加,墙体的自复位性能增强,但其耗能能力会降低;随着金属阻尼器屈服荷载的增大,墙体的耗能能力增强,但会产生少量的残余变形;数值模拟结果与试验结果吻合较好,表明本文所提出的分析模型能较好地模拟该自复位约束砌体墙的力学行为.     

磁流变阻尼器力学性能及减震试验研究

通过RD1097型MR阻尼器的力学性能试验,获得不同频率、不同振幅、不同输入电流下的阻尼力与位移、速度的关系曲线;提出一种改进的MR阻尼器反正切函数非线性模型;采用RD1097型MR阻尼器,进行正弦波和El-Centro波下的MR阻尼器减震试验研究.研究结果表明:提出的阻尼器力学模型具有识别参数少、编程方便、精度较高等特点,不仅能较准确描述低速下阻尼力与速度的关系,而且能模拟摩擦滞后效应,对于固定频率振动和随机地震波下的阻尼力模拟有效;MR阻尼器具有较好的减震效果,在El-Centro波激励下,可使位移峰值及其均方根分别减小62.75%和77.17%.     

Hardware-in-the-Loop Simulation of Vibration Control of Stay Cables with Damper Based on dSPACE System

A simple and economical method based on dSPACE system is developed to measure the effect of cable vibration control. The experiments, numerical simulation and hardware-in-the-loop(HIL) simulation are carried out for the vibration control of stay cables with dampers. Firstly, the test results of solid cable vibration under harmonic excitation are compared with the numerical simulation results of cable vibration to ensure the correctness of the simulation of cable module. Then, the vibration test results of solid cable with damper under harmonic excitation are compared with the numerical simulation results of solid cable with damper to ensure the correctness of the relevant modules. Finally, the external load and the cable are imported into the real-time simulation system to simulate the control effect of the damper under the current excitation in real time. The results show that the simulation is correct and the HIL simulation is feasible in the bridge engineering.     

Vibration Control of Jacket Platforms with Magnetorheological Damper and Experimental Validation

Magnetorheological (MR) dampers have been proposed to control the vibration of offshore platforms in this paper. The semi-active control strategy based on fuzzy control algorithm was adopted to determine the optimal output control force based on the responses of jacket platforms. A typical jacket platform in Mexico Gulf was selected as the numerical example to investigate the effectiveness of the proposed control method. Furthermore, a model experiment was performed to validate the results of the numerical simulation. The experimental model of the jacket platform was designed based on dynamical similarity criterion by the scale of 1:50. Both of the numerical and experimental results show that the semi-active control system with the MR damper can reduce vibrations of jacket platforms effectively and at the same time the control effect is stable.     

基于智能算法的磁流变阻尼器位置优化

为了控制20层Benchmark建筑在地震作用下的非线性地震反应,采用改进的遗传算法确定MR阻尼器的优化设置位置.将标准遗传算法的遗传操作作相应改进,并进行给定数量的MR阻尼器优化配置的数值仿真分析,解决多约束非线性整数优化问题.结果表明,采用改进的遗传算法进行MR阻尼器位置设置优化后的半主动控制,能有效地降低结构在地震荷载作用下的响应,进一步提高了平均控制效果.     

液弹阻尼器动力学特性对直升机地面共振的影响分析

基于汉密尔顿原理,根据直升机旋翼液弹阻尼器的非线性动力学模型和等效线化模型,分别建立了带非线性和线性液弹阻尼器的直升机旋翼/机体耦合系统动力学模型;并对直升机的地面共振稳定性进行了数值模拟,分析了液弹阻尼器动力学特性对直升机地面共振的影响。结果表明,液弹阻尼器的存在增加了桨叶摆振后退型模态阻尼,提高了直升机地面共振稳定性。采用线化模型计算方便,计算结果能基本反映液弹阻尼器对桨叶摆振后退型模态的影响变化趋势;但模态耦合区位置和峰值阻尼的确定不够准确;而非线性模型则能准确描述液弹阻尼器的动力学特性和直升机旋翼/机体耦合系统稳定性的变化规律,精度较高。     

磁流变阻尼器多目标靶向抑制四跨转子轴系过临界转速振动实验研究

针对四跨转子轴系过临界转速易发生振动过大且各跨转子之间耦合振动复杂的问题,研究了基于磁流变阻尼器的多目标靶向在线振动控制方法。搭建四跨转子轴系实验台,设计新型磁流变阻尼器并应用于自主开发的多目标靶向在线控制系统。模拟试车过程,研究了通入磁流变阻尼器内不同大小电流时,四跨转子轴系各跨转子振动的变化情况;由于四跨转子轴系过临界转速时耦合振动剧烈,因此提出基于转速的多目标靶向在线控制方法,采用在轴系中各跨转子临界转速附近开启、非临界转速关闭阻尼器的靶向分段控制策略,来实现在线抑制转子轴系过各阶临界转速时的振动。结果表明：磁流变阻尼器能抑制各跨转子过临界转速时的振动,且电流较大时抑振效果较好;应用带有多目标靶向在线控制系统的磁流变阻尼器能使四跨转子轴系在全转速范围振动较小,运行平稳。     

磁流变阻尼器的有限元参数优化设计

磁流变阻尼器结构优化设计是高性能磁流变阻尼器研制及应用的关键技术。在传统磁流变阻尼器设计方法的基础上,将有限元分析方法引入结构优化设计程序中。针对某汽车磁流变阻尼器的设计、开发,建立了优化模型,提出了磁流变阻尼器优化设计计算流程。采用有限元分析软件ANSYS的参数化编程语言APDL(ANSYS Parametric Design Language),对汽车磁流变阻尼器的结构参数进行了优化。研究结果表明:采用参数化编程语言APDL程序对磁流变阻尼器进行优化设计,结构体积明显减小,磁场分布更加合理,能量利用率增加,阻尼力调节范围满足实际工程需要,优化设计方法是可行和有效的。     

相邻模型结构MR阻尼器半主动控制振动台试验

利用振动台对磁流变(MR)阻尼器连接的相邻模型结构的地震响应进行了研究.为了验证基于MR阻尼器控制系统的控制效果,振动台试验中对3种地震激励下的相邻模型结构采用了2种被动控制策略和3种半主动控制策略.试验中,最大电流被动控制策略和3种半主动控制策略使相邻模型结构各层的地震响应皆有明显降低;半主动控制策略皆采用了加速度反馈的方法以减少试验中所用传感器的数量.试验结果表明:MR阻尼器是有效的半主动控制装置,在被动和半主动控制系统中有稳定的控制效果;基于加速度反馈的控制方法适用于具有闭环增益矩阵的控制算法,可以减少控制系统的硬件投入以及增加半主动控制系统在实际工程应用中的可行性.     

ER流体性能的仿真研究

应用迭代摄动法讨论了含有ER流体振动系统的非线性频谱，给出了带有ER流体阻尼器梁结构的计算结果，并应用数值积分方法，分析了带有ER流体阻尼器梁结构的多自由度振动系统在不同电场强度和激励频率作用下的位移响应情况。结果表明．系统的刚度和响应的变化可以通过外加电场强度来控制，随着电场强度的增加，响应幅值减小，结构刚度变大。     

磁流变阻尼器动态性能分析

磁流变材料由悬浮于载体液中的磁化微粒和添加剂构成，根据磁流变效应设计的磁流变液体阻尼器具有结构紧凑、功耗低、阻尼力大、动态范围广、响应速度快等特点，其阻尼力可以通过调节外加的磁场大小来控制。该文结合具体工程应用从磁流变材料流变特性、动力学、机械学和电磁学的角度出发，建立了磁流阻尼器的动力学模型，应用该模型可由磁流变阻尼器设计参数得到其动力学特性曲线，并与试验结果进行比较，为磁流阻尼器设计和工程应用提供了参考。     

采用磁流变阻尼器的斜拉索半主动控制

采用基于位移和速度方向的半主动控制算法，对斜拉索和磁流变阻尼器组成的系统进行了动力分析．考察了斜拉索基频（张力、索长、质量）、Irvine参数、激励荷载（类型、频率、大小）等各种因素对斜拉索动力响应的影响，并与磁流变阻尼器被动控制、最优粘性油阻尼器控制效果进行了比较．以全索全时段振动响应的均方根作为振动控制效果的评价指标．研究表明：磁流变阻尼器半主动控制对斜拉索抑振效果比磁流变阻尼器被动控制、最优粘性油阻尼器有较大幅度的提高；索全长全时程振动响应的位移均方根减小幅度可达50％，且在磁流变阻尼器型号的有效区间内，可使多阶振动模态均取得较好的减振效果．