基于自复位变摩擦阻尼器的结构减震控制

目的针对常摩擦力摩擦阻尼器不能根据结构反应实时调整滑动摩擦力、导致减振效果不稳定的问题,研发一种自复位变摩擦阻尼器.方法基于库仑摩擦定律建立自复位变摩擦阻尼器的恢复力模型,通过对设置以及未设置阻尼器的结构分别进行确定性及随机地震反应分析,研究该阻尼器的减振效果.结果确定性地震动作用下,自复位变摩擦阻尼器能够有效减小结构的层间位移反应,而绝对加速度反应通常有所增大;随机地震动作用下,自复位变摩擦阻尼器能明显减小无控时层间位移较大楼层的位移反应,多数楼层绝对加速度均方根值的均值和标准差有所减小,而楼层绝对加速度峰值大多增大.结论自复位变摩擦阻尼器能明显降低结构的位移反应,且位移控制效果基本上不随输入地震动加速度峰值的变化而改变,但受控结构的加速度反应通常较无控结构有一定增大.     

框-剪偏心结构平-扭耦联反应半主动控制试验研究

针对采用磁流变阻尼器(MRD)控制框架-剪力墙偏心结构在地震作用下的平-扭耦联反应.基于Matlab/Simulink软件平台和dSPACE实时仿真系统进行模拟地震振动台试验,分别验证结构在不同地震动输入下被动控制方式和半主动控制系统的有效性.试验结果表明:结构水平及扭转地震反应均能得到显著降低;被动控制对地震动输入较为敏感,而半主动控制的效果要优于被动控制;MRD的位置对控制效果具有重要影响.     

基于地震动特性的悬挂减振结构性能

分析了一栋已建悬挂建筑在不同地震动输入下的结构响应规律.首先,根据其特点,建立了相应的数值分析模型.其次,在3组远断层地震波和3组近断层地震波输入下,分析了地震动特性对悬挂结构减振效果的影响;最后,给出了阻尼器分布对减振效果的影响.分析结果表明:在远断层和近断层地震波作用下,存在最优的阻尼系数使得筒体的动力响应最小.虽然地震波频谱特性不同,但优化得到的最优阻尼系数差别不大.在近断层地震波作用下,主结构的动力响应较大,且减振效果相对较差.阻尼器连接悬挂楼面和主结构筒体时,能够较好地约束悬挂楼面的层间位移和相对于筒体的位移.近断层地震波作用下悬挂楼面的层间位移和相对于筒体位移比远断层地震波作用下大得多.当阻尼器的总量一定时,按三角形或悬挂楼面的基本振型布置阻尼器比均匀分布能取得更好的减振效果,且能够更好地抑制悬挂楼面的位移.     

框架-剪力墙偏心结构的MRD减振试验研究

为了验证磁流变阻尼器(magnetorheological damper,MRD)对偏心结构在地震作用下的平-扭耦联反应控制的效果,进行了振动台试验.首先利用Matlab/dSPACE综合试验环境建立可精确描述MRD滞回非线性的双sigmoid模型及框架-剪力墙偏心结构试验控制系统的仿真模型.并介绍dSPACE实时仿真平台的优点及其软硬件资源,阐述基于dSPACE系统进行振动控制试验系统开发步骤.采用RCP技术对框架-剪力墙偏心结构模型进行地震反应振动台试验研究,试验结果表明了MRD对偏心结构扭转反应控制的有效性及MRD不同位置的影响.     

MR阻尼器对拉索振动控制的研究

在磁流变(magnetorheologic简称MR)阻尼器力学特性试验的基础上,建立了能够很好地描述MR阻尼器非线性滞回特性的非线性参数模型,该模型由一个改进的Bingham模型和一个非线性弹簧单元串联而成。对MR阻尼器-拉索系统编写了非线性有限元动力分析程序,以一根实际的拉索为例,计算了MR阻尼器不同参数时对拉索的减振效果,计算结果与试验结果吻合。有限元计算结果表明:优化阻尼力随拉索频率的降低而提高;随着拉索振动幅度的减小,拉索减振的最优阻尼力减小。     

基于磁流变阻尼器的多种控制组合振动台研究

用带有DR—1005—3型磁流变阻尼器、调谐质量阻尼器及橡胶隔震垫的三层框架模型结构进行了减震控制实验。依据LQG控制算法得到最优控制。在Simulink环境下编制实时控制软件,对阻尼器进行出力控制。分别进行只带磁流变阻尼器、调谐质量阻尼器以及橡胶隔震垫子系统和各个子系统组合的七种振动台实验。试验结果表明:基于MR阻尼器的控制系统是有效的,可以显著降低模型结构的加速度响应。将磁流变阻尼器与调谐质量阻尼器和橡胶隔震垫进行组合使用可以得到更好的控制效果。     

磁流变阻尼器控制拉索振动的优化参数研究

采用磁流变阻尼器控制斜拉桥拉索振动是一项新的拉索减振技术.根据不同拉索的几何、力学条件确定磁流变阻尼器的优化电压是取得最佳减振效果的关键.基于组合磁流变阻尼器的拉索运动方程,采用改进的Bouc Wen磁流变阻尼器模型,对安装磁流变阻尼器后多根拉索的阻尼特性进行了数值仿真计算,得到了拉索系统模态阻尼比与阻尼器输入电压的关系.采用非线性最小二乘方法,得到了考虑拉索参数、振幅、模态阶次及阻尼器安装高度等因素的阻尼器优化设计曲线.并在岳阳洞庭湖大桥进行了实桥振动控制试验,结果与数值仿真具有很好的一致性.图9,表1,参8.     

受非平稳地震作用的密肋复合墙体的可靠度分析

通过数值计算对受非平稳随机地震作用的密肋复合墙体的动力可靠度进行分析.首先将随机地震动模型表示为均匀调制的非平稳地震动模型,通过振型叠加法求出随机地震反应的功率谱密度和均方值;其次应用首次超越破坏准则给出结构随机地震反应动力可靠度的具体计算公式,并给出结构在弹塑性状态时的界限值;最后对有限元建模时视为实体模型的单层密肋复合墙体与同模型尺寸的框架和剪力墙的动力可靠度进行了计算,对比分析了3种结构在多遇地震和罕遇地震作用下的动力可靠度.结果表明,密肋复合墙体的动力可靠度介于框架与剪力墙之间,密肋壁板结构是一种安全可靠的新型结构.     

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．     

磁流变环形调液阻尼器(MR-CTLCD)对结构扭转振动控制的参数研究

研究在地震激励下,磁流变环形调液阻尼器对结构扭转反应的控制.首先建立磁流变环形调液阻尼器在地震作用下的运动方程,根据随机振动虚拟激励法一般原理,推导地震作用下磁流变环形调液阻尼器振动控制最优控制参数的表达式,对结构纯扭转的振动问题进行研究,分析各参数对最优等效阻尼比和最优频率比的影响,以及各参数对磁流变环形调液阻尼器减振效果的影响.结果表明,磁流变环形调液阻尼器能有效较小结构扭转振动,是一种有效的结构扭转振动控制装置.     

结构混合耗能控制研究

针对调谐液体阻尼器 (TLD)对地震动输入前期的结构响应控制作用较差的情况 ,采用了粘性液体耗能器与TLD联合作用的混合耗能体系进行地震动响应控制 .通过钢框架 -混合耗能体系的地震动响应数值分析 ,比较了独立TLD阻尼器与混合耗能体系的减振效果 ,讨论了粘性流体耗能器参数对复合耗能体系减振效果的影响     

管路减振用磁流变阻尼器设计与性能研究

针对流体动力管路减振降噪需求,提出了一种应用于流体动力管路振动控制的双出杆剪切阀式磁流变阻尼器设计方法.以磁流变阻尼器Bingham模型为基础,将磁流变阻尼器结构设计与磁路设计相结合,推导了阻尼器结构参数的计算公式.采用COMSOL对磁流变阻尼器电磁场进行了仿真,并计算了磁流变阻尼器在不同控制电流下的剪切应力.根据所提出的磁流变阻尼器设计方法及管路振动控制需求,研制了磁流变阻尼器样机,并对样机进行了动态力学性能测试.测试结果表明:磁流变阻尼器性能参数与理论设计要求基本一致,证明了该设计方法的正确性和可行性,并且采用该优化设计方法能够简化磁流变阻尼器设计过程和减小磁流变阻尼器体积.      

地铁地下结构抗震研究现状

回顾历史上地铁地下结构的震害现象,尤其是日本阪神地震大开地铁站的震害.简要归纳目前地下结构抗震研究主要方法,包括静力法、BART法、反应位移法及动力有限元法等.总结地铁地下结构在一致地震动作用下的地震反应研究现状.对地铁地下结构在非一致地震动作用下的地震反应研究、非一致地震动自由波场输入方法及其人工边界研究进行简要描述.概述了地铁地下结构的振动台试验研究现状,包括普通振动台试验、离心机振动台试验和针对非一致激励的振动台试验.对地铁地下结构抗震领域提出进一步研究展望.     

磁流变阻尼器受控平面L形框架结构的多维减震

为分析加入磁流变阻尼器(MRD)框架结构的多维减震性能和扭转震动特性,采用MATLAB软件开发了未控和MRD受控平面L型框架结构的空间计算模型程序,在三向地震荷载作用下分别对未控和MRD受控模型进行了动力时程分析,对结构典型节点X、Y、Z向的位移时程响应、加速度时程响应、结构的各层位移、加速度、层间位移角以及空间扭转震动响应进行对比。结果表明：用MATLAB开发的未控和MRD受控平面L型框架结构的空间计算模型程序能有效计算结构的多维地震响应;MRD可以有效减小平面L型框架结构的多维位移和加速度时程响应;MRD可以有效减小平面L型框架结构的各层最大位移、加速度和层间位移角;合理地布置MRD能够稳定地发挥耗能作用,并能有效减小平面L型框架结构的扭转震动响应。     

新型磁流变阻尼器及其在结构振动半主动控制中的应用

应用磁流变阻尼器对结构振动进行控制，对磁流变阻尼器的力学模型进行了介绍，并设计了磁流变阻尼器的结构参数；基于现代最优控制理论的半主动控制方法设计了控制器，数值计算结果表明：采用磁流变阻尼器对结构振动进行半主动控制，在输入El-Centro波，Taft波及人工地震波时，可使受控结构的各层位移响应的控制效果超过50％，能够有效地减小结构的地震反应。     

混合模式磁流变阻尼器的机械腿减振控制

针对足式机器人在重载情况下机械腿会受到较大足地冲击,现有普通磁流变阻尼器的出力等级抑制有限的问题,提出一种剪切阀-挤压混合式磁流变阻尼器,并设计半主动控制器对机械腿进行减振控制.首先,分析新型磁流变阻尼器结构原理,并对其力学性能进行测试.然后,基于Bouc-Wen模型与实验数据,采用遗传算法对阻尼器力学正模型参数进行辨识求解.最后,建立基于新型混合磁流变阻尼器的机械腿减振系统的理论模型,并设计天棚控制器对其进行机械腿振动控制仿真.结果表明,新型混合式磁流变阻尼器在天棚控制策略下能有效降低机械腿振动的幅值与加速度,分别下降了49%和47%.     

框架结构施加弹簧阻尼器的抗震减振性能的实验研究

应用实验的方法研究了阻尼器对框架结构的抗震减振效果,采用试验模态分析的方法测试楼房框架结构相似模型的固有特性。分析模型在不同楼层施加弹簧阻尼器与未施加弹簧阻尼器的固有特性的变化情况;并利用水平振动台对楼房框架结构在施加弹簧阻尼器前后不同工况进行地震响应试验研究。结果表明,施加弹簧阻尼器后楼房框架结构的固有频率和振型变化很小;但会增加其模态阻尼比,从而降低了结构对地震激励的响应,达到结构抗震减振的目的,在较低层施加弹簧阻尼器比在较高层施加效果更明显。     

附加黏滞阻尼器的框架结构地震响应分析

考虑到地震动具有随机性,利用平稳过滤白噪声地震动模型,首先建立黏滞阻尼结构的动力方程,运用虚拟激励法将平稳随机地震激励转化为简谐振动分析,求解黏滞阻尼结构在随机地震作用下的响应,然后通过选用相同数量的阻尼器在最大层间位移处集中布置、循环布置、权数布置三种布置方案,对比分析布置前后结构的地震反应,得出最优的黏滞阻尼器空间位置布置方案。由此可知黏滞阻尼器具有明显的减震效果,得到的黏滞阻尼器布置建议对抗震设计和加固具有参考意义,同时使用虚拟激励法能高效快捷的求出结构的随机响应。     

使用磁流变阻尼器的大型汽轮发电机定子端部绕组振动控制

为控制大型二极汽轮发电机定子端部绕组产生的强迫振动,提出了基于磁流变阻尼器端部绕组的减振方法。将端部绕组及支撑结构简化为等效均质连续的三维板壳组合模型,采用Sig-moid力学模型计算阻尼器的阻尼力,建立了加装磁流变阻尼器的端部绕组的振动控制方程,通过直接积分法计算了电磁力作用下某大型汽轮发电机定子端部绕组加装磁流变阻尼器前后的振动响应。计算结果表明,磁流变阻尼器使端部绕组中径向、轴向动应力幅值分别降低了17.3%、55.9%,采用磁流变阻尼器是控制发电机端部绕组振动的一种有效方法。     

隔震结构的随机地震反应与抗震可靠度评价

将概率密度演化方法与物理随机地震动模型相结合,发展了隔震结构的随机地震反应与抗震可靠度评价方法.以江苏省某十层框架隔震结构为例,进行了8度罕遇地震下的随机地震反应与动力可靠度分析.算例说明随机地震反应分析可以给出明确的可靠度分析结果,而采用确定性地震动输入进行分析不能对结构的安全性进行合理的判断.建议方法可以客观、全面地评价一般多自由度系统的地震反应性态,是对面向工程对象进行精细化设计的一次有意义地尝试.