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Dynamic performance of cable-stayed bridge tower with multi-stage pendulum mass damper under wind excitations——I:Theory 被引量:4
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作者 郭安薪 徐幼麟 李惠 《Earthquake Engineering and Engineering Vibration》 SCIE EI CSCD 2007年第3期295-306,共12页
In this paper, wind-induced vibration control of a single column tower of a cable-stayed bridge with a multi- stage pendulum mass damper (MSPMD) is investigated. Special attention is given to overcoming space limita... In this paper, wind-induced vibration control of a single column tower of a cable-stayed bridge with a multi- stage pendulum mass damper (MSPMD) is investigated. Special attention is given to overcoming space limitations for installing the control device in the tower and the effect of varying natural frequency of the towers during construction. First, the finite element model of the bridge during its construction and the basic equation of motion of the MSPMD are introduced. The equation of motion of the bridge with the MSPMD under along-wind excitation is then established. Finally, a numerical simulation and parametric study are conducted to assess the effectiveness of the control system for reducing the wind-induced vibration of the bridge towers during construction. The numerical simulation results show that the MSPMD is practical and effective for reducing the along-wind response of the single column tower, can be installed in a small area of the tower, and complies with the time-variant characteristics of the bridge during its entire construction stage. 展开更多
关键词 multi-stage pendulum mass damper cable-stayed bridge single column tower wind-induced vibration
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Wind tunnel experiment of drag of isolated tree models in surface boundary layer 被引量:1
2
作者 关德新 朱廷曜 韩士杰 《Journal of Forestry Research》 CAS CSCD 2000年第3期156-160,共5页
For very sparse tree land individual tree was the basic element of interaction between atmosphere and the surface. Drag of isolated tree was preliminary aerodynamic index for analyzing the atmospheric boundary layer o... For very sparse tree land individual tree was the basic element of interaction between atmosphere and the surface. Drag of isolated tree was preliminary aerodynamic index for analyzing the atmospheric boundary layer of this kind of surface. A simple pendulum method was designed and carried out in wind tunnel to measure drag of isolated tree models according to balance law of moment of force. The method was easy to conduct and with small error The results showed that the drag and drag coefficient of isolated tree increased with decreasing of its permeability or porosity. Relationship between drag coefficient and permeability of isolated tree empirically was expressed by quadric curve. 展开更多
关键词 Drag of ISOLATED TREE wind TUNNEL experiments pendulum method
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基于试验的单摆流固耦合作用分析
3
作者 马跃 张安琪 +1 位作者 王山水 刘平 《江苏科技大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2023年第1期98-102,共5页
为了研究结构振动时空气作用力的特征与规律,设计考虑空气作用的单摆试验.测量不同摆球半径、不同摆球质量及不同摆线长度共9种工况下的单摆位移时程曲线,通过分析单摆位移随时间的递减规律,从而计算出单摆所受空气阻力大小.对阻力值采... 为了研究结构振动时空气作用力的特征与规律,设计考虑空气作用的单摆试验.测量不同摆球半径、不同摆球质量及不同摆线长度共9种工况下的单摆位移时程曲线,通过分析单摆位移随时间的递减规律,从而计算出单摆所受空气阻力大小.对阻力值采取两种理论计算方法-即线性阻尼(一次阻尼)与Bernoulli阻尼(二次阻尼).结合单摆的运动方程,给出了理论求解方法.通过与试验结果对比得出结论:两种阻尼方法预测与试验结果均比较接近,但是线性阻尼方法准确性更高;线性阻尼比大小与摆球面积成正比、与摆球质量成反比,而二次阻尼比大小与摆球面积成正比,与摆球质量规律不明显. 展开更多
关键词 风阻力 阻尼比 非定常风荷载 单摆试验
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基于ARID控制系统的固定式海洋风机纵摇控制 被引量:1
4
作者 张春巍 刘志虎 孙丽 《中国海洋平台》 2023年第4期9-17,共9页
针对固定式海洋风机在随机风浪载荷及其联合作用下产生的具有倒立摆运动特征的纵摇,研究采用主动转动惯量驱动系统(Active Rotary Inertia Driver,ARID)对海洋风机纵摇进行控制的问题。ARID控制系统通过伺服电机驱动转动惯性质量产生控... 针对固定式海洋风机在随机风浪载荷及其联合作用下产生的具有倒立摆运动特征的纵摇,研究采用主动转动惯量驱动系统(Active Rotary Inertia Driver,ARID)对海洋风机纵摇进行控制的问题。ARID控制系统通过伺服电机驱动转动惯性质量产生控制结构摆动的最优力矩,从而减小海洋风机的纵摇运动。基于拉格朗日原理建立海洋风机-ARID控制系统的理论分析模型;采用Simulink对海洋风机-ARID控制系统的有效性进行验证,并分析系统参数(控制算法参数、转动惯量比等)对控制效果的影响规律;设计海洋风机-ARID控制系统的振动台试验,设置多种载荷激励形式,验证控制系统的稳定性与广谱有效性。数值模拟和试验结果均验证了所建立的分析模型的正确性,表明ARID控制系统对风机的纵摇运动具有显著的控制作用,为ARID控制系统在具有倒立摆运动规律的工程结构中的应用奠定理论基础。 展开更多
关键词 固定式海洋风机 主动转动惯量驱动系统(ARID) 纵摇 振动控制 倒立摆结构 振动台试验
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基于风力摆的综合实训平台 被引量:5
5
作者 孙蓉 李冰 +3 位作者 权申明 吕淑平 苏丽 王春华 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2016年第9期75-78,共4页
运用拉格朗日动力学定理,建立风力摆摆杆在状态空间的精确运动模型,进行控制系统仿真,改变状态反馈控制器参数,得到理想的控制策略。在此基础上,进行风力摆系统的硬件设计与搭建。选用飞思卡尔公司的Kinetis 60作为主控制器,并采用MPU6... 运用拉格朗日动力学定理,建立风力摆摆杆在状态空间的精确运动模型,进行控制系统仿真,改变状态反馈控制器参数,得到理想的控制策略。在此基础上,进行风力摆系统的硬件设计与搭建。选用飞思卡尔公司的Kinetis 60作为主控制器,并采用MPU6050传感器测量摆杆位置和角速度,依照建模仿真得到的控制策略对实际系统进行控制,实现了风自主起摆、设定距离画线、可控角度摆动、自主归位、画圆及抗扰动等一系列功能。通过基于风力摆的综合实训平台系统的完整搭建,学生的综合能力与素质得到很大锻炼与提高。 展开更多
关键词 风力摆 KINETIS 60 状态反馈控制器 MPU6050
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神经元PID在风力摆控制系统中的应用 被引量:9
6
作者 徐涢基 方平 +2 位作者 李娜 谭尾琴 毛启宁 《自动化仪表》 CAS 2018年第5期48-51,共4页
针对传统的自动控制系统教学效果不够理想、自动控制教学模型复杂、PID参数整定经验方法效率较低和速度较慢的特点,设计了一款性价比高、调试方便的基于六轴重力及角加速度传感器MPU6050的风力摆控制系统。采用IAPSTC15W58S4作为微控制... 针对传统的自动控制系统教学效果不够理想、自动控制教学模型复杂、PID参数整定经验方法效率较低和速度较慢的特点,设计了一款性价比高、调试方便的基于六轴重力及角加速度传感器MPU6050的风力摆控制系统。采用IAPSTC15W58S4作为微控制器,选用820空心杯电机作为动力源,神经元PID算法作为主控算法。通过给系统设定一个任务,空心杯电机驱动风力摆起摆,MPU6050传感器采集当前摆动角度。通过串口将角度返回给上位机Serial Chart软件显示,根据Serial Chart软件显示情况分析摆动规律,从而不断对P、I、D参数进行整定,使摆完成预定任务。实测结果验证了该神经元PID算法及P、I、D参数整定方法应用于风力摆系统的正确性及可行性。该风力摆控制系统必将在自动控制原理的教学及控制系统的设计方面具有重要的意义和价值。 展开更多
关键词 神经元PID算法 风力摆 空心杯电机 SerialChart软件 工业自动化 参数整定
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基于风板控制的教学实验设计 被引量:2
7
作者 罗耀耀 程渭东 +1 位作者 曾国强 李琳琳 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2019年第12期229-231,共3页
介绍了一套基于Matlab的GUI的控制的风力摆实验平台。系统中MPU6050作为角度传感器,采用STM32单片机作为控制器,采用L298N作为电机的驱动模块,通过Matlab的GUI建立数据接收和显示界面,完成帆板控制系统的控制。通过本系统的实践,可以使... 介绍了一套基于Matlab的GUI的控制的风力摆实验平台。系统中MPU6050作为角度传感器,采用STM32单片机作为控制器,采用L298N作为电机的驱动模块,通过Matlab的GUI建立数据接收和显示界面,完成帆板控制系统的控制。通过本系统的实践,可以使学生熟悉典型的闭环控制系统,掌握多种闭环控制系统中的算法,如PID控制等算法、PWM调试方法等。 展开更多
关键词 风力摆控制 闭环控制系统 Matlab GUI 可视化 交互式
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风力机叶片摆锤共振疲劳加载系统及控制研究 被引量:4
8
作者 廖高华 乌建中 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2785-2791,共7页
分析疲劳加载过程中摆锤受叶片振动影响的运动规律,利用能量法进行系统动力参数匹配计算,设计一套摆锤共振型大型风力机叶片疲劳加载系统。利用激光测距传感器获取加载点振幅为控制参数,以振幅偏差为偏差变化率输入,加载频率为输出建立... 分析疲劳加载过程中摆锤受叶片振动影响的运动规律,利用能量法进行系统动力参数匹配计算,设计一套摆锤共振型大型风力机叶片疲劳加载系统。利用激光测距传感器获取加载点振幅为控制参数,以振幅偏差为偏差变化率输入,加载频率为输出建立模糊控制系统,控制器对振幅变化数据进行采集、存储与分析,并搜索跟踪共振频率,驱动变频电机实现叶片等幅稳定振动。现场试验结果表明,叶片加载载荷更均匀,控制过程稳定可靠,共振时叶片加载点振幅误差保持在±5%之内,为风力机叶片疲劳加载提供了理论基础与试验依据。 展开更多
关键词 疲劳共振加载 风力机叶片 摆锤 控制器 附加加速度
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悬挂质量摆对大跨越输电塔的风振控制 被引量:16
9
作者 贺业飞 楼文娟 +3 位作者 孙炳楠 余世策 郭勇 叶尹 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期1891-1896,共6页
为了研究被动控制装置对格构式高耸结构的控制效果,提出了一种悬挂质量摆风洞试验模型.基于控制减振机理和结构风振控制方程,进行了悬挂质量摆对输电塔结构风振控制的全塔气动弹性模型试验.采用Simiu脉动风速功率谱密度函数,利用三角级... 为了研究被动控制装置对格构式高耸结构的控制效果,提出了一种悬挂质量摆风洞试验模型.基于控制减振机理和结构风振控制方程,进行了悬挂质量摆对输电塔结构风振控制的全塔气动弹性模型试验.采用Simiu脉动风速功率谱密度函数,利用三角级数法模拟了节点风速时程.根据准定常理论,计算了悬挂质量摆控制前后结构顺风向的加速度时程和均方根(RMS),并进行了参数优化分析.研究结果表明,由模拟风载计算得到的塔顶RMS与试验结果吻合较好,该质量摆模型可有效减小输电塔的风振响应. 展开更多
关键词 大跨越输电塔 风洞试验 风振控制 悬挂质量摆 气动弹性模型 风振响应
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多个悬吊摆体系对电视塔风振控制研究 被引量:4
10
作者 邓洪洲 董军 王肇民 《振动与冲击》 EI CSCD 1998年第2期39-42,共4页
本文研究多个悬吊质量摆体系对钢结构电视台风振控制设计方法,引入MTMD理论设计安装在电视塔天线段的多个悬吊质量摆,通过对上海青浦电视塔风振设计表明,这种控制体系简单、实用、效果好.
关键词 风振控制 电视塔 悬吊摆体系
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摩擦悬吊式TMD设计及其风振控制效果 被引量:3
11
作者 秦丽 闫维明 李业学 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2009年第5期153-157,共5页
为了减轻河南艺术中心标志塔的风致振动,设计了一种新型的摩擦悬吊式TMD。文章首先详细介绍了所设计摩擦悬吊式TMD的构造和等效分析模型。然后,利用SAP2000中的LINK单元来模拟所设计的摩擦TMD,对其风振控制效果进行了非线性分析。分析... 为了减轻河南艺术中心标志塔的风致振动,设计了一种新型的摩擦悬吊式TMD。文章首先详细介绍了所设计摩擦悬吊式TMD的构造和等效分析模型。然后,利用SAP2000中的LINK单元来模拟所设计的摩擦TMD,对其风振控制效果进行了非线性分析。分析结果表明:所设计的摩擦悬吊式TMD,在设计风荷载作用下,可以按照控制效果最优的原则选出最优摩擦力,而所选出的最优摩擦力能保证在0.3至2.0倍设计风荷载范围内的风荷载作用下控制效果基本达到40%以上。 展开更多
关键词 摩擦阻尼 悬吊式TMD 风振控制 高耸高柔结构
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基于STM32的风力摆控制系统设计 被引量:2
12
作者 白彩波 余红英 +1 位作者 庙要要 方荣瑞 《湖北理工学院学报》 2021年第4期8-11,共4页
设计了以STM32F103RCT6单片机为主控芯片,以TFTLCD液晶屏为人机交互模块的风力摆控制系统,采用MPU6050姿态检测传感器实时采集空间位置,运用PID算法控制空心杯电机,实现了风力摆快速起摆、定直线运动和定圆运动。测试结果表明,该风力摆... 设计了以STM32F103RCT6单片机为主控芯片,以TFTLCD液晶屏为人机交互模块的风力摆控制系统,采用MPU6050姿态检测传感器实时采集空间位置,运用PID算法控制空心杯电机,实现了风力摆快速起摆、定直线运动和定圆运动。测试结果表明,该风力摆控制系统性能稳定、精度高、界面友好,可作为验证和研究自动控制理论及算法的典型教学实验平台。 展开更多
关键词 风力摆 姿态传感器 空心杯电机 PID算法
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一种风力摆自动控制装置的研究与设计 被引量:1
13
作者 李中望 徐琬婷 《吉林化工学院学报》 CAS 2019年第3期25-29,共5页
控制装置采用STM32单片机作为控制芯片.工作过程中,使用角度传感器实时检测风摆的摆动角度,并通过TFT液晶显示屏显示.角度检测信号传输到主控系统中,应用PID算法进行数据处理,输出信号准确控制空心杯电机转速,带动风摆按照预置的角度摆动.
关键词 风力摆 无人机 空心杯电机 PID
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风机叶片弦向疲劳加载系统特性分析 被引量:2
14
作者 廖高华 乌建中 王亦春 《中国工程机械学报》 2014年第5期450-453,共4页
针对叶片弦向摆锤共振加载系统,建立系统的弹簧-阻尼模型,利用拉格朗日方程推导出系统的运动微分方程.以摆锤为对象,分析叶片弦向疲劳加载共振能量,对系统进行动力学分析和参数匹配;设计加试验装置,采用虚拟仪器软件实现信号处理及通信... 针对叶片弦向摆锤共振加载系统,建立系统的弹簧-阻尼模型,利用拉格朗日方程推导出系统的运动微分方程.以摆锤为对象,分析叶片弦向疲劳加载共振能量,对系统进行动力学分析和参数匹配;设计加试验装置,采用虚拟仪器软件实现信号处理及通信控制,PLC(Programmable Logic Controller)对频率搜索跟踪、输出控制,完成疲劳加载系统测试过程.试验结果表明:疲劳加载系统安全可靠,达到了较好的控制效果,为疲劳系统的应用提供了理论依据及试验参考,也为后续的风机叶片疲劳加载试验打下了基础. 展开更多
关键词 疲劳试验 风机叶片 摆锤 共振加载
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风力摆控制系统的设计 被引量:1
15
作者 王桔 洪梅 《长春大学学报》 2015年第12期12-15,共4页
采用STC89C52芯片为控制核心,两个L298电机驱动模块控制直流风机的转速,四个直流风机控制摆动的四个方向,四个直流风机同一时刻的不同转速,实现了风力摆在只受直流风机为动力控制下快速起摆、画线、恢复静止的功能稳定的左右摆动。L298... 采用STC89C52芯片为控制核心,两个L298电机驱动模块控制直流风机的转速,四个直流风机控制摆动的四个方向,四个直流风机同一时刻的不同转速,实现了风力摆在只受直流风机为动力控制下快速起摆、画线、恢复静止的功能稳定的左右摆动。L298与电机之间接入二极管保护电路保护芯片,按键控制电机启动与停止。系统设计考虑系统的稳定性与保护功能,硬件设计简单,性能稳定,完全可以达到设计要求。 展开更多
关键词 风力摆 STC89C52 直流风机
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单摆式TMD简介及其减振性能分析 被引量:12
16
作者 刘勋 施卫星 陈希 《结构工程师》 北大核心 2012年第6期66-71,共6页
调谐质量阻尼器(简称TMD)是最早的一种结构振动控制装置,对于控制结构的风振反应具有非常明显的效果。文章主要介绍其中的一种TMD装置-单摆式TMD,并尝试将单摆式TMD应用于风力发电塔。利用单摆式TMD的减振消能作用,减小风力发电塔因风... 调谐质量阻尼器(简称TMD)是最早的一种结构振动控制装置,对于控制结构的风振反应具有非常明显的效果。文章主要介绍其中的一种TMD装置-单摆式TMD,并尝试将单摆式TMD应用于风力发电塔。利用单摆式TMD的减振消能作用,减小风力发电塔因风力作用产生的振动,从而减小振动引起的发电机故障和风力发电塔损坏。 展开更多
关键词 单摆式TMD 风力发电塔 减振
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一种风力摆控制系统 被引量:1
17
作者 秦玉伟 《河南科学》 2016年第11期1889-1892,共4页
设计了一种基于MSP430系列单片机的风力摆控制系统,利用陀螺仪MPU6050实时采集摆杆的姿态信息,再通过PID算法处理数据,改变直流电机的转速,控制风力摆的运动轨迹.实验结果表明,风力摆能实现定长直线运动轨迹、圆周运动轨迹及快速制动,... 设计了一种基于MSP430系列单片机的风力摆控制系统,利用陀螺仪MPU6050实时采集摆杆的姿态信息,再通过PID算法处理数据,改变直流电机的转速,控制风力摆的运动轨迹.实验结果表明,风力摆能实现定长直线运动轨迹、圆周运动轨迹及快速制动,具有低功耗、性能稳定、摆动轨迹准确的特点. 展开更多
关键词 风力摆 直流电机 陀螺仪 PID算法
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大直径钢管塔风振时程分析及风振控制研究 被引量:8
18
作者 董军 邓洪洲 杨荣 《江汉石油学院学报》 CAS CSCD 北大核心 1998年第1期105-109,共5页
以大直径钢管为结构主体的钢管塔是一种很有发展潜力的新型塔。大直径钢管是空间薄壁壳体,其结构分析设计与传统的杆系塔架有很大的不同。在静力分析的基础上,结合具体工程研究钢管塔风振时程分析及风振控制,提出了利用悬吊质量摆进... 以大直径钢管为结构主体的钢管塔是一种很有发展潜力的新型塔。大直径钢管是空间薄壁壳体,其结构分析设计与传统的杆系塔架有很大的不同。在静力分析的基础上,结合具体工程研究钢管塔风振时程分析及风振控制,提出了利用悬吊质量摆进行钢管塔风振控制的方法,分析了控制参数对控制效果的影响。数值算例表明,悬吊质量摆能够有效地减小钢管塔风振反应,是一种经济实用的控制装置。 展开更多
关键词 风振控制 钢管塔 风振时程分析 结构设计
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张衡候风地动仪的原理复原研究 被引量:27
19
作者 冯锐 武玉霞 《中国地震》 CSCD 北大核心 2003年第4期358-376,共19页
候风地动仪复原研究的分歧源于工作原理不清 ,影响到外形复原的合理性和对地动仪科学地位的公正评价。针对百年来悬垂摆和直立杆这两种基本原理的猜测 ,作者从现代地震学的角度出发 ,对验震器的特点、《后汉书》的记载、都柱结构与运动... 候风地动仪复原研究的分歧源于工作原理不清 ,影响到外形复原的合理性和对地动仪科学地位的公正评价。针对百年来悬垂摆和直立杆这两种基本原理的猜测 ,作者从现代地震学的角度出发 ,对验震器的特点、《后汉书》的记载、都柱结构与运动、陇西历史地震、洛阳的烈度以及洛阳地震台的现代地震记录图等进行了研究。认为候风地动仪的工作原理是悬垂摆 ,触发地动仪运动的是瑞利面波 ,共振起到放大作用。长期流行的直立杆原理 (曾一度被误称为“倒立摆”)是不合理的。 展开更多
关键词 张衡 候风地动仪 验震器 悬垂摆 直立杆 考古
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高层建筑抗风优化设计和风振控制相关问题研究 被引量:12
20
作者 傅继阳 吴玖荣 徐安 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期13-33,43,共22页
高层建筑由于自振周期长、阻尼小,其高柔的特征使其对风荷载特别敏感,风荷载是沿海地区超高层建筑的主要水平控制荷载,因此在强/台风作用下,其抗风设计须在满足规范安全要求的前提下,同时又要经济实用和结构性能高效,为此,开展高层建筑... 高层建筑由于自振周期长、阻尼小,其高柔的特征使其对风荷载特别敏感,风荷载是沿海地区超高层建筑的主要水平控制荷载,因此在强/台风作用下,其抗风设计须在满足规范安全要求的前提下,同时又要经济实用和结构性能高效,为此,开展高层建筑抗风优化和风振控制方面的研究具有十分重要的现实意义。该文在对高层建筑抗风优化设计和风振控制研究现状做简要介绍的基础上,首先根据风荷载的特点,着重研究了考虑风速风向联合概率分布和基于可靠度及性能化的高层建筑抗风设计方法,采用最优准则法,以结构的总重或总造价为目标函数,以顶部位移、层间侧移以及顶部风致加速度为约束条件,对高层建筑结构杆件截面抗风优化设计的相关问题进行了研究。同时为提高基因遗传智能优化算法的收敛速度和获得最可能优化解,该文提出了传统基因遗传的改进算法(如基于改进罚函数及分级遗传算法)用于结构抗风优化设计。在结构拓扑抗风优化方面,则主要引入分层优化的概念,对变密度法和改进动态进化率的双向渐进拓扑优化方法,应用于抗风结构的拓扑构型优化算法进行了相关研究。通过实例分析验证了上述结构抗风优化算法的高效和正确性。在风振控制方面,该文结合摩擦摆系统和调谐质量阻尼器各自的优点,提出了摩擦摆调谐质量阻尼器(FPS-TMD)被动控制系统,对其力学和动力特性,以及高层建筑顶部带FPS-TMD系统的风振控制理论,进行了相关研究。以结构控制第三代Benchmark模型为实例,研究顶部带FPS-TMD系统的高层建筑风振控制效果,同时结合该文开发的基于小型电振动台的实时混合实验测试平台,采用风振控制实时混合实验结果与理论模拟计算结果的对比,验证了该文提出的FPS-TMD被动控制系统,应用于高层建筑风振控制的有效性。 展开更多
关键词 高层建筑 风效应 抗风优化设计 风振控制 摩擦摆-调频质量阻尼器 实时混合实验
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