智能桁架结构机电耦合有限元分析与实验研究

从压电弹性体的本构关系和机电耦合变分原理出发,建立了智能桁架结构的机电耦合有限元动力方程。由此推导出智能桁架结构的动态响应与压电主动构件输入电压之间的机电耦合传递函数,并给出结构模态参数识别方法,提出了利用压电主动构件作为智能桁架结构内激励源的结构模态测试新理论。最后,用文中的分析方法建立了一个三维智能桁架结构的动力学模型,有限元计算与实验结果的一致性很好。     

智能桁架结构机电耦合有机元分析与实验研究

从压电弹性体的本构关系和机电耦合变分原理出发,建立了智能桁架结构的机电百合有限元动力方程,同此推导出智能桁架结构的动态响应与压电主动构件输入电压之间的机电耦合传递函烽,并给出结构模态参数识别方法。提出了利用压电主动构件作为智能桁架结构内激励激的结构模态测试新理论。最后,用文中的分析方法建立了一个三维智能桁架结构的动力学模型,有限元计算与实验结果的一致性很好。     

自适应桁架结构局部积分力反馈振动阻尼控制研究

本文主要研究自适应桁架结构的振动控制理论和方法，将结构中主动构件的局部弹性内力经过积分和比例反馈控制器运算后，得到主动构件的输出控制力，以实现结构的振动阻尼控制。文中还引入模态应变能因子的概念，建立了主动构件配置的多目标优化函数，以研究其优化配置问题。通过一平面自适应桁架结构的优化配置计算和数值仿真，说明了文中所述控制方法的有效性。     

智能桁架结构自抗扰振动控制实验研究

针对大型智能桁架结构的振动抑制问题,采用扩张状态观测器(ESO)和非线性状态误差反馈控制律(NLSEF),设计了不依赖于模型的自抗扰振动控制器。然后,基于dSPACE实时仿真系统,建立了102杆三棱柱压电智能桁架结构的主动振动控制试验系统,进行了自抗扰振动控制实验。结果表明:自抗扰振动控制器可有效地用于压电智能桁架结构的振动控制,低频谐振控制实验振幅降低了81.5%,取得了良好的控制效果。     

智能桁架结构自抗扰振动控制实验研究

针对大型智能桁架结构的振动抑制问题,采用扩张状态观测器(ESO)和非线性状态误差反馈控制律(NLSEF),设计了不依赖于模型的自抗扰振动控制器。然后,基于dSPACE实时仿真系统,建立了102杆三棱柱压电智能桁架结构的主动振动控制试验系统,进行了自抗扰振动控制实验。结果表明:自抗扰振动控制器可有效地用于压电智能桁架结构的振动控制,低频谐振控制实验振幅降低了81.5%,取得了良好的控制效果。     

非均匀电场下功能梯度压电材料板的振动主动控制

针对传统分层压电构件在连接处较容易破坏的问题,使用功能梯度压电材料板中压电材料组分来实现结构的振动主动控制。提出了一个改进的功能梯度材料特性分布方程,该方程由两个参数独立地控制压电材料总体积分数和沿厚度方向的材料梯度分布形式。基于材料特性在横向的梯度变化,推导了非均匀电场下机电耦合系统的运动方程。在振动控制中,使用速度反馈控制方法获得了有效的主动阻尼。在此基础上,研究了压电材料分布类型、梯度分布指数和压电材料总体积分数对功能梯度压电材料板振动控制的影响。结果表明,功能梯度压电材料板中压电材料分布对振动控制效果有较大影响;通过优化功能梯度压电材料板控制电压的施加位置,可以获得良好的振动抑制效果。     

主动桁架的状态空间动力学模型的建立

于桁架结构中集成若干传感器、作动器及控制器,构成主动桁架;采用有限元法,使用杆单元模型,分别给出了压电传感器的观测矩阵和作动器的控制矩阵,建立了主动桁架的空间状态动力学模型。     

压电分流阻尼的虚拟实现

提出压电分流阻尼技术的虚拟实现方法,用主动控制的方法来真实地模拟被动压电分流阻尼器的效果。利用压电分流阻尼系统的动力学基本方程设计反馈控制器,建立相应于LR串联分支电路的反馈控制结构,整个闭环控制系统稳定或渐进稳定。虚拟实现方法避免了大电感的要求,可以在线调节电感和电阻的数值以适应环境的变化,克服了物理压电分流阻尼器的两大缺陷。数值仿真结果表明,虚拟实现方法能够有效地控制连续结构的振动。     

主动约束层阻尼结构的振动控制

基于弹性、粘弹性和压电材料的本构关系,利用Hamilton原理,推导了主动约束层阻尼板的有限元动力学模型。结合压电材料的机电耦合特性,采用自感电压的位移和速度反馈,对主动约束层阻尼板进行了闭环振动控制,研究了不同控制增益条件下,主动约束层阻尼板的动态特性。研究结果表明:采用自感电压的比例、微分反馈控制,能有效控制约束层阻尼板的振动,增大振动能量耗散,尤其对频率共振峰有明显抑制作用。由于该方法结构简单,容易实现,有很好的工程应用前景。     

压电智能结构振动控制的数值模拟

文章考虑了压电传感器/激励器的刚度和质量对系统的影响,建立了压电智能结构的有限元动力方程;采用三维八节点实体压电耦合单元,运用ANSYS参数化语言(APDL)编写了压电智能结构振动主动控制的数值模拟程序;研究了系统在干扰荷载作用下P、PD和PID控制器的控制性能,分析了不同控制情况下的系统特征参数识别,并讨论了一对压电片和多对压电片对系统的控制效果,以数值算例对理论分析进行了仿真。研究所得结论对压电智能结构振动主动控制的实践具有一定的参考价值。     

周期特性下网架结构振动特性分析

针对工程结构减隔振需求,基于网架结构的周期特性对其进行减隔振性能分析。通过改变节点质量、杆件截面参数,分析其对网架结构减振性能的影响;再对实际工程网架-悬挂吊车结构进行分析,运用频响函数综合法建立整个系统的振动传递模型,在隔振系统中评价该结构的隔振性能。结果表明,网架结构具有一定抑制振动效果,可通过调节杆件截面刚度来影响结构的带隙特征以实现预期减隔振效果;增加网架节点质量,可以很好地改变结构振动特性,尤其是对高频阶段有较好的抑制作用,但减振效果与截面刚度呈负相关;网架-悬挂吊车结构双层隔振系统具有良好隔振效果。合理运用网架结构的周期特性,对结构进行优化布置,可以有针对性地增强网架结构的减振性能。     

多模块构架式空间可展开天线背架的模态分析

为掌握多模块构架式空间可展开天线背架的固有振动特性,根据背架的结构特点,基于齐次坐标变换方法,建立了多模块背架的几何模型;运用有限元软件ANSYS建立了天线背架的有限元分析模型,利用子空间法对其进行了模态分析,得到了结构的前10阶固有频率和振型,分析了固有频率的变化规律及振型的特点;研究了结构参数对背架固有频率的影响规律,给出了提高一阶模态的方法.分析结果表明,适当增加上弦杆、下弦杆和斜腹杆的直径,减小拉索的直径可以提高背架的固有频率.该分析方法为天线背架的动力学研究及结构的优化设计提供了理论参考.     

钢筋混凝土交错桁架结构的模态分析

利用有限元分析软件,对空间钢筋混凝土交错空腹桁架结构进行线性模态分析.在对该结构体系进行模态分析后,提取对结构有影响的前12阶模态,列出每一阶模态的自振周期及主振型,用于考察结构的质量分布和结构刚度.分析结果表明,该结构体系的振动周期较小,结构整体刚度较大,介于相同条件的框架和剪力墙之间.     

浅析输煤钢桁架栈桥的振动原因及控制措施

在煤炭工业领域中由于输煤钢桁架栈桥的大跨度,超长度,其结构振动问题日益严峻,严重影响结构的承载力及安全舒适度。本文在分析研究输煤钢桁架栈桥的振动基础上,提出了钢桁架振动的控制措施,得出了一些结论。     

空间桁架结构动态特性的有限元分析

随着航天技术的发展,大型空间桁架结构在航天工程中得到了越来越广泛的应用。针对空间飞行器桁架结构,应用有限元方法对结构动态特性进行了研究,首先建立了桁架结构的有限元模型,进一步对桁架结构施加空间扰动激励,对桁架结构进行了结构动态特性仿真,详细地分析了空间扰动对桁架结构动态特性的影响。最后,分析了不同材料对桁架结构动态特性的影响。仿真分析结果可以准确地预测空间扰动对飞行器桁架结构动态特性的影响,有利于对飞行器结构进行振动控制,提高飞行器星载设备的精度和性能。     

多层与高层错列桁架钢结构体系抗侧力性能对比

为了明确多层和高层错列桁架钢结构体系抗侧力性能的异同,建立了总高7、13、19层的3种结构模型进行三维整体计算,分析了不同的结构布置、抗侧力构件和桁架形式的选取对结构内力、水平位移、自振周期及振型的影响。分析结果表明,高层结构的侧移比多层结构更难控制,高层结构需比多层结构使用更大刚度的抗侧力构件。建议:高层错列桁架结构采用混合桁架形式,其受力和抗震效果好于采用帕氏桁架形式;高层错列桁架结构宜在纵向设置剪力墙,宜在横向设置偏心支撑。     

一种新型的筒型粘弹性阻尼器

高分子阻尼材料在板壳结构中作为阻尼层布置,阻尼减振效果很好。利用这类阻尼材料设计并制成集中式阻尼器结构,便于应用到桁架类结构或建筑结构中去。本文介绍一种新型粘弹性阻尼器,包括：动力学建模、阻尼器动力学特性测试方法、结构设计和在实际桁架结构中应用的实验结果。     

深水桥梁群桩桁架组合基础抗震性能分析

首先研究了水下双桩系统按照同向、反向振型振动时的频率及动水压力变化规律,通过分析发现,水下相邻桩反向振动振型会增强作用于桩身的动水效应。据此提出群桩—桁架组合基础设计方案,通过桩间桁架,限制群桩间反向振动,提高基础刚度。以四桩群桩基础模型为试验对象,进行了普通群桩基础和3种组合基础方案在不同水深条件下的水池模态试验,研究了群桩—桁架组合基础的动力性能。然后,通过对四跨连续梁桥进行地震反应谱分析,全面评估了该新型基础的抗震性能。研究表明,经过合理设计的群桩—桁架组合基础可以改善并优化深水桥梁的地震响应。