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.     

结构地震反应的模糊控制

MR阻尼器是一种性能优良的半主动控制装置,已广泛应用于结构振动控制领域。本文针对MR阻尼器控制系统的特点,提出了一种基于遗传算法的模糊控制器设计方法,对地震作用下的建筑结构实施模糊控制。该方法将多目标遗传算法NSGA—II和模糊控制技术相结合,人工设计基本模糊控制器,以位移、层间位移和绝对加速度为控制目标,利用NSGA—II来优化生成最优的模糊控制规则。一个3层结构的仿真结果表明。所设计的模糊控制器在四种不同的地震波作用下均能有效地减小结构的地震反应,控制效果明显优于被动控制,与Clipped-LQR控制效果接近。     

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。     

大跨度斜拉桥纵桥向阻尼器减震措施研究

以某座大跨度斜拉桥为研究背景,采用非线性时程分析方法,对在主塔与主梁之间设置纵向阻尼器的减震措施进行研究,分析不同阻尼器参数对结构地震响应的影响规律,确定了一组较合适的阻尼器参数.研究结果表明:设置纵向阻尼器可有效减小大跨度斜拉桥的地震响应,阻尼器参数的选择需综合考虑结构主要构件的内力与位移地震响应变化规律,根据优化目标,进行参数优化分析,以达到理想的减震效果.     

偏心结构地震反应MR阻尼器控制系统的模糊控制和仿真分析

为研究应用磁流变（MR）阻尼器对偏心结构地震反应的控制效果,建立了地震激励下偏心结构MR阻尼器控制系统的运动方程,对一种模糊控制方法的控制效果进行了仿真分析.结果表明,模糊控制方法体现了MR阻尼器阻尼力连续可调的优点,具有良好的减震效果,MR阻尼器是一种具有很好应用前景的控制装置.     

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.     

四主缆大跨悬索桥抗震性能分析及减震措施优化

以燕矶长江大桥为工程背景,首先,采用动力非线性时程法分析了燕矶长江大桥抗震性能,并研究了设置电涡流-摩擦组合型阻尼器和黏滞阻尼器对大跨悬索桥抗震性能的影响;然后,对附加电涡流-摩擦组合型阻尼器摩擦力、阻尼系数和阻尼指数开展了参数敏感性分析;最后,从耗能角度分析地震作用下电涡流-摩擦组合型阻尼器减震特点.结果表明：在E2地震作用下,桥塔关键截面抗弯能力均大于弯矩需求;在“纵向+竖向”地震作用下梁端纵向位移较大.设置塔梁处纵桥向阻尼器后,可有效降低主桥梁端纵向位移;增大摩擦力、阻尼系数与降低阻尼指数均可提升梁端纵向地震响应的控制效果,但参数变化对桥塔控制截面的地震响应影响较小.阻尼系数较大时,电涡流阻尼主导了电涡流-摩擦组合型阻尼器耗能,相较于黏滞阻尼器,电涡流-摩擦组合型阻尼器对梁端纵向位移控制效果更好.     

车致桥梁振动与黏滞阻尼器参数

目前国内外已通车运营的大跨度悬索桥,在车辆荷载作用下普遍存在因主梁纵向累计位移过大而引起的伸缩缝和支座提前破坏现象。针对该问题,通过在主梁纵桥向设置黏滞阻尼器,并采用非线性时程分析方法对结构进行动力响应分析,研究了阻尼器对车辆荷载引起的纵向振动响应的控制效果及阻尼器参数变化对控制效果的影响规律。结果表明：设置恰当参数的黏滞阻尼器,可以有效抑制悬索桥在车辆荷载作用下的振动响应;主梁梁端最大位移、梁端累计位移和1/4跨处的竖向最大位移随阻尼器参数变化的规律具有一致性。最后,对大跨度悬索桥黏滞阻尼器参数的选用问题进行总结,建议先以车辆荷载作用下的主梁纵向振动位移和阻尼器工作功率为优化目标,再根据地震响应的控制效果确定最优参数。这样既能保证黏滞阻尼器具有足够的安全储备,又能同时实现对地震及车辆荷载的控制。     

自锚式悬索桥粘滞阻尼器减震控制分析

文章以长沙三汊矶湘江大桥为工程背景,基于桥梁地震动方程,建立空间非线性有限元模型,研究粘滞阻尼器参数变化、安装位置对自锚式悬索桥减震效果的影响。计算结果表明：地震作用下主梁和塔顶纵向位移值以及塔底顺桥向弯矩量值均较大,对自锚式悬索桥的设计起控制作用,选择合理的阻尼器参数能够对结构的位移及内力进行有效控制。阻尼器的安装位置对减震效果影响很大,设计过程中应充分考虑不同控制截面内力及位移的变化情况,对阻尼器进行合理设置。     

磁流变阻尼器结构被动控制的多目标优化与仿真分析

将MR阻尼器作为被动耗能装置使用,对不同位置的阻尼器施加不同的控制电压,控制电压的大小由多目标遗传算法NSGA-Ⅱ确定。对一装有MR阻尼器的3层框架结构分别输入峰值调整为0.25g的ElCentro波、Kobe波,Hachinohe波和Northridge波进行仿真分析。结果表明,优化方案对位移和加速度的控制都明显优于passive-off方案,对位移的控制效果与passive-max接近,对加速度的控制优于passive-max方案。     

含MR阻尼器的简支梁振动响应分析

基于由粘性阻尼和回滞阻尼组成的阻尼模型,对磁流变(MR)流体的动力学特性进行了研究.应用迭代摄动法讨论了含有MR阻尼器的振动系统的非线性频谱并且给出了带有MR流体阻尼器梁结构的计算结果,并应用Newm ark数值积分方法分析了带有MR阻尼器梁结构的多自由度振动系统在不同磁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磁场强度来控制,随着磁场强度的增加,响应幅值减小,结构的刚度变大.     

基于ANFS的MR智能基础隔震地震反应分析

为了研究MR智能基础隔震结构的抗震性能,建立了该混合控制结构的力学模型,橡胶垫隔震层采用双线型恢复模型描述其弹塑性特性。运用自适应神经网络模糊系统（ANFS）计算MR阻尼器的控制力,在SIMULINK环境下对控制结构进行仿真动力分析,并对具体结构进行地震作用下的时程反应分析,仿真分析表明：自适应神经网络模糊系统可以有效地应用到结构控制中,并证实了MR基础隔震结构是一种性能优异的智能控制系统。     

MR智能基础隔震结构的抗震分析

为研究MR智能基础隔震结构的抗震性能,应用双线性恢复力模型来描述基础橡胶隔震垫的弹塑性特性,通过模糊半主动控制策略计算MR阻尼器的控制力,建立该混合控制结构的数学模型,并对某MR智能基础隔震的框架结构进行地震作用下的时程反应分析.仿真分析表明：MR智能基础隔震系统不仅能够减小上部结构的地震反应,而且还能够有效地保护基础隔震系统免于因过大变形而产生失效破坏,说明MR智能基础隔震结构是一种性能优异的智能控制系统.     

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.     

Semi-active control of a cable-stayed bridge under multiple-support excitations

This paper presents a semi-active strategy for seismic protection of a benchmark cable-stayed bridge with consideration of multiple-support excitations. In this control strategy, Magnetorheological (MR) dampers are proposed as control devices, a LQG-clipped-optimal control algorithm is employed. An active control strategy, shown in previous researches to perform well at controlling the benchmark bridge when uniform earthquake motion was assumed, is also used in this study to control this benchmark bridge with consideration of multiple-support excitations. The performance of active control system is compared to that of the presented semi-active control strategy. Because the MR fluid damper is a controllable energy- dissipation device that cannot add mechanical energy to the structural system, the proposed control strategy is fail-safe in that bounded-input, bounded-output stability of the controlled structure is guaranteed. The numerical results demonstrated that the performance of the presented control design is nearly the same as that of the active control system; and that the MR dampers can effectively be used to control seismically excited cable-stayed bridges with multiple-support excitations.     

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.     

偏心框架结构采用扭转调谐液柱阻尼器的设计方法

扭转调谐液柱阻尼器(torsional tuned liquid column damper,TTLCD)是一种有效的扭转振动控制装置.本文对该阻尼器在偏心框架结构中的设计方法进行研究,针对不同的倾斜管道投影点和倾斜角,建立了三种形式的扭转调谐液柱阻尼器在地震作用下的运动方程和控制力方程,给出TTLCD参数优化的具体公式,其方法为对比扭转调谐液柱阻尼器-偏心结构和扭转调频质量阻尼器(torsional tuned mass damper,TTMD)-偏心结构,将两控制系统转化,利用Den Hartog或Ikeda给出的调频质量阻尼器(tuned liquid mass damper,TMD)参数优化公式来实现TTLCD参数优化,最后给出TTLCD的设计流程.通过对一个四层偏心框架结构进行模拟,验证了理论设计方法的合理性.     

Testing and Modeling for Energy Dissipation Behavior of Velocity and Displacement Dependent Hydraulic Damper

A passive energy-dissipating device, velocity, and displacement dependent hydraulic damper (VDHD), is developed to reduce the seismic response of structure. This device is comprised of a hydraulic jack, check valve, relief valve, and throttle valve. The numerical analysis model for SAP2000 nonlinear analysis program is proposed to simulate the energy-dissipating characteristics of VDHD. The analysis results of this model compared with the seismic resistant tests reveal that this proposed model can accurately describe the actual energy-dissipating behavior of VDHD. The efficiency of VDHD is confirmed using this proposed model for carrying out numerical analyses of bare building, building added with bulking resistant bracing (BBR), and VDHD. The energy-dissipating capabilities of VDHD are performing excellent displacement and acceleration control with various ground magnitudes; being an energy absorber to absorb mechanical energy in the structure and resist structural movement; and gathering the advantage of BRB.     

MR阻尼器智能基础隔震系统数值模拟研究(Ⅱ)

针对铅芯橡胶垫作为一种被动控制装置,存在最优控制范围窄的局限性,将磁流变阻尼器与橡胶隔震垫相结合,组成智能基础隔震系统应用于结构振动控制中,数值模拟分析了结构在不同地震波、不同地震力作用下铅芯橡胶隔震垫隔震和MR智能隔震下的反应.计算结果表明:MR智能基础隔震可以对宽频域不同大小的地震激励提供最优控制.     

磁流变半主动空气悬架混合天地棚控制策略研究

以磁流变减振器半主动空气悬架为研究对象,基于流体动力学理论建立空气弹簧数学模型,利用试验数据建立磁流变减振器多项式模型。考虑到空气弹簧刚度和磁流变减振器阻尼的非线性,将其以空气弹簧和磁流变减振器非线性力的形式引入到四分之一车辆动力学模型中;以汽车行驶平顺性,轮胎接地性和操纵稳定性的综合性能为控制目标,利用加权系数u引入混合天地棚控制策略,并分析了不同的u值对悬架各性能指标的影响,当u取0.8时,悬架综合性能最好,簧上质量加速度均方根值改善达23.2%,轮胎动载荷均方根值降低17.4%,悬架动行程略有改善。