大跨空间结构振动抑制的阻尼器优化布置

提出适宜的适应度函数,将遗传算法的种群思想引入模拟退火算法中,构造出遗传算法与模拟退火算法的组合算法,用于空间结构振动抑制的阻尼器位置和数量寻优。通过空间网壳在不同冲击荷载作用下的算例分析发现,若设置合适的控制参数,运用组合算法可迅速准确地找到全局最优解方案。     

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.     

离散变量桁架结构拓扑优化的改进混合遗传算法

为了避免在结构拓扑优化过程中杆件和节点的增删带来计算上的麻烦,在对桁架结构进行受力分析的基础上设计了一些启发式准则来产生可能的拓扑结构形式,然后采用一种改进的混合遗传算法进行截面优化.混合遗传算法将离散复合形法引入到遗传算法中,一方面利用遗传算法为离散复合形法提供可行点;另一方面利用离散复合形法对遗传算法种群中的可行个体和不可行个体进行改进,从而提高了遗传算法的局部寻优能力,并对标准遗传算法在选择、交叉和变异操作上作了一些改进.它将两种算法的优点集中在一起,同时又弥补了两者的不足.算例的结果表明,该方法用于桁架结构拓扑优化是简单、快速和有效的.     

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.     

基于改进遗传算法的磁流变阻尼器多目标空间 优化布置

为解决空间结构中阻尼器位置和数量优化问题,基于遗传算法提出一种新型编码方式——“A-B”型数字编码,实现了对阻尼器优化布置的精确定位. 推导了磁流变阻尼器（MRD）附加刚度和附加阻尼矩阵,采取H2范数优化控制理论、代间比较权重等理论提出了改进遗传算法,并采用MATLAB软件开发了多目标空间优化布置改进遗传算法程序. 以10层钢筋混凝土框剪偏心结构为例,依据规范选取7条地震波作为动力时程输入,对优化方案及3种工况下结构位移、加速度、扭转控制进行计算,并分析了不同减震指标随MRD数量变化的发展趋势. 结果表明：优化目标函数值随进化代数迅速收敛;4种工况中优化方案控制效果最佳,顶层88号节点X、Y向减震率分别达39.45%、32.68%,结构扭转得到有效控制. 算例表明了改进遗传算法的有效性,实现了对空间结构阻尼器布置的精确定位,且结构得到最优控制.     

基于遗传算法的黏滞液体阻尼器优化布置研究

介绍了黏滞液体阻尼器的计算模型和遗传算法的基本原理,基于改善建筑结构的抗震效果提出了一种实现阻尼器个数和位置优化的目标函数,利用MATLAB分别对低层、中高层和高层3种建筑结构的黏滞液体阻尼优化布置进行数值分析.结果表明:通过编制目标函数程序得出的阻尼器布置方案可以有效提高建筑结构的抗震性能,通过选择目标函数系数可以同时解决黏滞液体阻尼器位置和工程造价成本即阻尼器数量的问题.     

一种应用于图着色问题的新型混合遗传算法

将遗传算法与模拟退火方法和禁忌搜索方法结合,提出了应用于图着色的混合遗传算法.在混合方法中,模拟退火算法用于局部寻优,提高算法的收敛速度,同时防止早熟收敛;禁忌搜索算法通过记忆能力防止进化过程出现循环来提高全局寻优能力.用遗传算法进行全局搜索,并与贪婪遗传算法和Dsatur算法进行了比较,结果表明,混合遗传算法的寻优质量优于对照算法.这种改进的混合遗传算法可以在稠密图上获得更好的寻优效率,在稀疏图上其效率则略有下降,这表明设计的改进混合遗传算法的合理性和有效性.     

偏心结构非线性黏滞阻尼器位置优化的遗传算法求解

目的研究遗传算法在偏心结构中非线性黏滞阻尼器位置优化的应用问题,通过与穷举法结果比较,验证了该优化方法的可行性.方法分别采用了二进制的对称分组和自由分组两种编码方式,基于改进的遗传算法(MGA)和有限元分析软件SAP2000API开发了一种面向偏心结构中阻尼器快速优化布置的平台.推导了基于拟合标准反应谱生成的人工地震动记录的方法,提出了两种为抑制偏心结构扭转效应而设计的评价函数,然后引入两个性能评价指标,进行了大量逐步积分数值分析.与穷举法比较验证了该优化平台对于偏心结构中,给定数目黏滞阻尼器位置优化结果的可靠性和高效性.结果评价函数的设计和编码方法的选择对阻尼器优化影响较大,场地地震动输入会影响阻尼器的位置优化与编码方法的选择相关;力学参数的改变不影响阻尼器的位置分布,但非黏滞阻尼器阻尼系数和阻尼指数取值适中,可以兼顾层间位移角最大楼层和结构总体反应两个方面的减震效果.结论遗传算法与有限元方法的结合,可以方便快捷地解决偏心结构中阻尼器的位置优化的问题.但评价函数、编码方法以及地震动输入的选择要结合实际工程的需要.     

高层建筑结构地震反应的分散遗传-模糊控制研究

文章针对地震作用下高层建筑结构半主动控制问题,引入分散控制的策略,将模糊逻辑理论与遗传算法原理相结合,应用遗传算法优化子系统模糊规则库,提出分散遗传-模糊控制(decentralized genetic-fuzzycontrol,简称DGFC)算法,并应用于高层结构振动控制中,通过MR阻尼器实现结构地震反应控制;对某20层钢结构Benchmark结构模型进行数值计算与分析,结果表明,DGFC算法可以有效地抑制结构地震反应,且保证了系统鲁棒性和可靠性。     

求解带约束投资组合模型的量子粒子群算法

针对量子粒子群算法(QPSO)在迭代后期出现种群多样性缺失和容易陷入局部最优的问题,提出了一种基于交叉操作的改进算法;在改进算法中,考虑了粒子的历史最优位置和次优位置,用以扩大粒子的搜索范围;同时,将遗传算法的交叉操作运用到位置的更新中,以增加种群的多样性,进而提高算法的收敛性;在性能测试中,将改进算法与原始的量子粒子群算法、基于差分进化的QPSO和基于黑洞探索的QPSO在收敛精度和鲁棒性方面进行了比较;最后,运用改进算法对一类具有投资数量限制的投资组合问题进行了求解,并与遗传算法、粒子群算法和标准的量子粒子群算法的寻优结果进行了对比。     

粘滞流体阻尼器对电视塔的风振响应控制

以合肥电视塔为工程背景,探讨了粘滞流体阻尼器对高耸电视塔在强风作用下风振响应的振动控制.按照随机振动理论,仿真得到了作用在电视塔上的19维互相关的人造脉动风压时程样本曲线,并利用时程样本进行了电视塔的风振响应分析;建立了一种双模型的动力分析方法.对安置了粘滞流体阻尼器的合肥电视塔进行了控制分析;以上塔楼的风振响应为优化目标,对阻尼器的参数进行了优化设计.研究表明,电视塔的风振响应峰值超过了规范的容许值,设置了粘滞流体阻尼器后电视塔的风振响应均有明显的减小,阻尼器消耗了大量的结构能量,采用最优阻尼参数使上塔楼加速度峰值响应下降了43.4%.     

基于SMA阻尼器的输电塔风振控制

 根据SMA 阻尼器的工作原理和输电塔的振动特性,提出应用SMA 阻尼器对输电塔风致振动进行控制。应用有限元软件建立输电塔和阻尼器的有限元模型,基于Matlab 软件,采用线性自回归滤波器法模拟随机脉动风荷载的时程样本;应用能量法计算所需阻尼器数量,根据阻尼器的工作原理和输电塔结构特点设计不同的阻尼器布置方案;对不同方案进行结构风致振动瞬态响应仿真,提取各方案控制点位移和加速度时间历程进行比较分析。模拟了多种风荷载,进一步对各方案的控制效果进行了对比分析。结果表明:SMA 阻尼器对输电塔风振控制效果较好;将阻尼器布置在塔头上,可有效控制塔顶位移,减振率在28%以上;在塔身上布置阻尼器,可有效控制塔顶加速度,减振率在66%以上。通过综合比较,选出了阻尼器的最佳布置方案。     

带TLD控制结构随机风振响应分析的复模态法

对带TLD的高层建筑风振响应问题进行了系统研究.建立运动方程,用第一振型将主体结构展开,针对非经典阻尼和非对称结构以及脉动风谱为非有理分式风谱的情况,运用复模态理论将所得方程进行解耦,获得了以第一振型表示的结构随机风振响应的解析解.该方法可用于带TLD结构的风振与抗风可靠度分析以及基于可靠度约束的抗风优化设计.     

高层钢框架结构基于MR阻尼器的风振半主动控制研究

以某20层钢框架结构为例,提出了一种基于LQG控制（线性二次型高斯最优控制）的跟踪控制策略.采用Davenport谱模拟脉动风速,对该结构进行风振时程响应动力分析,根据计算并结合结构在脉动风作用下的舒适度要求设计了一套独特的控制方法,最后比较了有无施加半主动控制时的结构响应,并对控制装置进行了优化设置.结果表明,这种半主动控制策略对高层钢框架结构在脉动风作用下的加速度响应具有良好的控制效果,满足了舒适度控制的抗风设计要求,有效降低了此类结构风振控制设计的成本.     

大悬挑屋盖结构的风振控制设计方法

分析了风振条件下大跨度屋盖结构中悬挑竖向位移的控制方法,指出传统的模态应变能法因忽略阻尼器的耗能刚度部分可能产生较大误差,并对此给出了修正方法。推导了附加消能支撑的竖向控制力、等效刚度和等效耗能因子公式。根据上述方法和公式,对一大悬挑屋盖结构进行了风振控制设计。经实例应用说明,笔者提出的风振控制设计方法方便实用。     

LQR算法对粘弹性阻尼器参数的优化设计

鉴于粘弹性阻尼器(VED)对结构减震控制的局限性,采用等效刚度和等效阻尼的力学模型,对VED的参数优化问题进行了研究。基于LQR的最优控制算法,提出一种以VED控制下结构的振动响应去逼近最优控制下结构振动响应的VED参数优化的新方法,通过对一个加入VED的3层混凝土框架结构进行动力响应数值分析,得出结论：本文方法是相对简单的;所提出的VED参数优化方法能够使结构动力响应得到有效的控制,该方法的控制效果与采用最优控制算法的计算结果较为接近,验证了该方法的有效性;利用上述方法优化VED参数,对结构进行振动控制,虽然无法达到全状态最优增益反馈控制力的主动控制效果,但经过优化后的动力反应逼近最优控制算法的结果。该方法为VED在结构减震控制方面取得更好的减震效果提供了理论参考。     

基于风致振动效应的压电能量收集器技术

在新型环境能量收集技术领域,风能和压电能量收集已成为一个研究热点,通过利用风能转化为振动能量,即风致振动效应是一个新的研究方向.为给风致振动效应的压电能量收集器的研究和应用提供参考,综合分析中外基于风致振动效应的压电能量收集器的研究现状和发展趋势.结果表明,风能到振动能量的转化过程主要以颤振、驰振和共振腔型的风致振动能量为主,振动能量到电能的转化过程以压电效应为主,磁电和摩擦发电为辅,对于要求高功率密度和高发电能量的场所,以共振腔型风致振动能量收集为主要的发展趋向.