新型压电摩擦阻尼器力学性能及应用分析

为了使结构在地震过程中能有效地抗震耗能,提出了一种新型的半主动压电摩擦阻尼器。对压电陶瓷的电压-位移关系进行了理论和试验分析。详细介绍了新设计的压电摩擦阻尼器的构造和工作原理。测试和分析了压电摩擦阻尼器在不同预压力和不同工作压电陶瓷数量下的出力性能和阻尼器的摩擦系数。论述了适用于该阻尼器的模糊控制理论并建立了模糊控策略。最后基于所设计的压电摩擦阻尼器和所形成的模糊控制策略,利用MATLAB软件对一个拟进行振动台试验的输变电塔模型进行了模拟,得到了输变电塔模型在无阻尼器和有阻尼器两种情况下的顶层位移和加速度时程曲线,并对其进行了对比分析。结果表明,所研发的新型压电摩擦阻尼器具有良好的出力性能,使结构能有效地抗御地震灾害。

新型压电摩擦阻尼器力学性能实验研究

基于压电陶瓷材料的压电效应,设计了一种新型的压电摩擦阻尼器,通过施加电压来改变正压力,从而改变摩擦力,实现结构的半主动控制效果。介绍了该阻尼器的设计构造和工作原理;建立了该新型压电摩擦阻尼器的阻尼力模型并推导了所需预紧螺栓的刚度;进行了不同预压力下压电陶瓷致动器的驱动性能实验;并测试了预压力分别在100N、200N下该阻尼器在不施加电压下的被动滞回性能和常电压下的半主动滞回性能。结果表明,该压电陶瓷致动器具有一定的出力性能,且与被动控制系统相结合制成的新型压电摩擦阻尼器性能稳定,具有较好的耗能能力,能够有效地减小地震作用。

新型压电摩擦阻尼器的有限元分析及试验研究

利用压电陶瓷的压电效应,研发出一种基于半主动控制的新型压电摩擦阻尼器,介绍其构造和工作原理。建立新型压电摩擦阻尼器的ABAQUS有限元模型,得出阻尼器在不同工况下的滞回曲线,并进行其滞回性能试验,用试验值验证阻尼器有限元模型的相似性,两者得到的阻尼器摩擦力变化趋势相近;采用ANSYS建立安装有新型压电摩擦阻尼器的输变电塔模型,利用MATLAB计算输变电塔模型各层的加速度响应,验证新型压电摩擦阻尼器在实际结构中的摩擦耗能性能,为其工程应用提供理论依据。

压电摩擦阻尼器的试验研究

提出了一种新型的压电摩擦阻尼器,并在力学测试与模拟(MTS)电液饲服万能实验机上对其性能进行了测试。介绍了该压电摩擦阻尼器的构造,并测试了不同预压力下压电陶瓷驱动器的出力性能;调整压电摩擦阻尼器的预压力,在不同加载频率和幅值下,测试了该阻尼器的滞回性能及在不同预压力下,对压电陶瓷驱动器施加随时间变化的电压,在不同加载频率和幅值下,测试了该阻尼器的滞回性能。试验结果表明,仅施加预压力时,阻尼器的性能稳定,滞回性能基本不随加载频率的变化而改变,施加随时间变化电压,压电摩擦阻尼器的性能稳定,具有较好的出力性能。

基于新型压电摩擦阻尼器的高压输电塔半主动抗震控制

基于笔者开发的以压电陶瓷管状驱动器为核心元件的新型压电摩擦阻尼器,利用ANSYS软件对高压输电塔进行有限元建模,并通过超单元法与MATLAB编程相结合的方法提取输电塔结构的整体刚度矩阵、质量矩阵、阻尼矩阵。利用MATLAB编制了LQR最优控制策略、最优Bang-Bang半主动控制策略的相关程序,并利用SIMULINK仿真工具箱将二者结合构成适于高压输电塔结构的半主动控制系统。利用所提出的压电摩擦阻尼器及所编制的半主动控制系统,对输电塔进行了EL-Centro地震作用下的振动控制。结果表明,该阻尼器及半主动控制系统能够有效地控制输电塔的地震响应且平均控制效果系数达25%。

基于压电摩擦阻尼器的输电塔模型结构控振分析与试验研究

研究了新型压电摩擦阻尼器对输电塔结构模型在地震作用下的振动控制问题。提出了一种新式的拉索-压电摩擦阻尼器减振系统,对安装有拉索-压电摩擦阻尼器减振系统的输电塔结构模型进行了振动台试验,试验中采用最优Bang-Bang半主动控制策略对阻尼器出力进行实时调节。对试验进行数值模拟分析,并将分析结果与试验结果进行对比,同时对结构的耗能进行了时程分析。结果表明:拉索-压电摩擦阻尼器减振系统能有效减小输电塔结构模型在地震过程中的响应;模拟与试验结果相吻合,说明了模拟结果的可靠性良好。

地震作用下压电摩擦阻尼器网壳结构的动力稳定度判定研究

在能量法的基础上推导了杆系结构的动力稳定度判定准则,运用本课题组自主研究的压电摩擦阻尼器的各种参数,并提取参数运用到结构体系中。通过在单层网壳结构中设置压电摩擦阻尼器,利用稳定度判定准则分析了没有压电阻尼器和嵌有压电阻尼器的网壳结构的动力失稳特性。结果表明:结构动力稳定度能量判定准则能够有效地判别结构动力失稳的时刻,能直观的分析结构各个状态的参数。判定过程方便,判定结果直观,并且说明压电阻尼器能有效抑制网壳结构的振动响应。

新型压电摩擦阻尼器动态力学性能的理论分析

提出了一种新型压电摩擦阻尼器。首先对其工作原理和设计构造进行了介绍,其次对该阻尼器的动态力学性能进行了理论分析,并推导出该阻尼器在简谐荷载作用下的力学性能公式和耗能计算公式。

基于新型压电摩擦阻尼器的大底盘隔震结构智能混合控制研究

利用SAP2000大型有限元软件对某大底盘隔振结构进行了地震响应分析,结果表明橡胶支座能够有效降低结构的地震响应,但在El Centro波罕遇地震作用下,橡胶支座由于相对位移过大而发生受拉破坏,导致隔震效果失效。为解决此类问题,利用所提出的新型压电摩擦阻尼器,结合SIMULINK所编制的模糊控制系统,对该大底盘隔振结构进行了有效的混合控制,其中在El Centro波8度罕遇地震作用下,隔震层处位移最大降幅为0.173 m,满足规范对于隔震层相对位移小于0.150 m的要求,避免了橡胶支座由于受拉而导致破坏的问题,从而有效的提高了此类结构的抗震安全及可靠性。

基于智能压电摩擦阻尼器的Benchmark模型风振响应半主动控制

在改进的Pall摩擦耗能器的基础上设计了一种智能压电摩擦阻尼器,并分析了其阻尼力模型。利用设计出的智能摩擦阻尼器,采用基于经典线性最优控制理论的半主动控制策略对Benchm ark模型的风振响应控制进行了研究。结果表明:智能压电摩擦阻尼器对标准风振控制模型的半主动控制效果较为明显,相对于无控结构来说能有效降低结构的风振响应。此外,本文对基于限界Hrovat最优控制算法的半主动控制系统的参数优化进行了分析,说明了该半主动控制系统对Benchm ark模型阻尼的不确定性具有很好的鲁棒性,而对刚度的不确定性则表现出一定的敏感性。

压电摩擦阻尼器的自适应控制抗震分析

根据压电摩擦阻尼器反应迅速的特点设计局部速度反馈控制,作为局部控制策略。局部速度反馈控制使压电摩擦阻尼器的摩擦力同阻尼器两端的相对速度成正比,使具有局部速度反馈控制的压电摩擦阻尼器有粘滞阻尼的特点,能够抑制结构位移和速度响应,而且又不会对结构的加速度响应产生剧烈影响。试验结果表明局部速度反馈控制,用于调节压电摩擦阻尼器阻尼特性是十分有效的,它可以使结构在不增加加速度响应的条件下降低结构的位移和速度响应。

基于新型压电摩擦阻尼器的半主动控制及优化研究

为了研究压电变摩擦阻尼器的半主动控制效果,基于压电陶瓷管状驱动器设计了一种新型的压电摩擦阻尼器,并对所建立的空间杆系结构模型结合遗传算法确定了该阻尼器的最优布置数量及位置。最后对该模型进行了半主动控制仿真实验,得出此模型布置2个阻尼器时能达到较好的控制效果。

安装复位型压电摩擦阻尼器模型结构控振试验研究

设计具有复位功能的压电摩擦阻尼器,据输电塔模型结构受力及变形特点提出两种阻尼器安装方式,即杆件连接与绳索连接;对模型结构进行模拟地震振动台试验研究。基于两种阻尼器安装方式特点,建立以应变响应及速度响应为输入的模糊控制策略;测试EL-Centro地震波作用时输电塔结构模型在无控、被动控制及模糊控制下的地震响应。结果表明,压电摩擦阻尼器能有效减小模型结构的地震峰值效应;以应变、速度响应为输入的模糊控制算法,系统简单易于实际工程操作,能据结构动力反应实时调整阻尼器的摩擦力实现对结构减振控制。

新型压电摩擦阻尼器本构模型的分析

随着振动控制技术的发展 ,半主动控制引起工程界人士的广泛关注 .可控摩擦阻尼器作为一种有效的半主动控制装置获得了广泛的研究和应用 .本文正是在着力改进现有可控摩擦阻尼器的基础上 ,设计了压电摩擦阻尼器 PALL支撑 ,为结构振动的控制提供了一种全新的选择 .文中采用了 ANSYS软件的有限元分析方法 ,对压电摩擦阻尼器进行了性能模拟试验 ,研究了其在各级电压下的摩擦耗能特性 ,在此基础上我们给出了压电摩擦阻尼器

基于压电摩擦阻尼器的自调整模糊控制

通过压电驱动器的出力性能标定试验,建立压电摩擦阻尼器的最大摩阻力表达式;采用基于解析表达式的自适应模糊控制方法,设计含有四个调整因子的规则自调整模糊控制器;综合运用MATLAB语言、GUI工具以及SIMULINK工具箱建立输电塔模型结构无控和模糊控制时的数值模拟系统,分析结构在不同工况下的地震响应和控制效果。结果表明:自调整模糊控制系统能够根据模型结构的动力反应实时改变压电摩擦阻尼器的控制力,且相比传统模糊控制表现了更好的控制效果;自调整模糊控制后,除一层的速度峰值略有放大外,模型结构其余各层的位移和速度峰值响应都得到较好地抑制,且在结构层间变形较大的第三层表现最好的控制效果,位移峰值减小44.64%,速度峰值减小37.96%。

压电变摩擦阻尼器减振结构的数值分析

基于对压电陶瓷驱动器和金属摩擦阻尼器力学性能的分析,将两者结合并提出智能压电摩擦阻尼器,通过合理设定压电驱动器电场强度与阻尼器相对位移和速度的系数,提出了位移和速度相关型、具有拟粘滞或拟摩擦阻尼力模型的压电摩擦阻尼器,并建立了相应的半主动控制的阻尼力规则。对两自由度结构地震反应的压电摩擦阻尼半主动控制和多种被动阻尼控制进行了分析和比较。结果表明:半主动和拟粘滞型压电摩擦阻尼均对结构的位移和加速度反应有良好的控制效果。

新型压电摩擦阻尼器在输电塔结构中的振动控制研究

基于所提出的新型压电摩擦阻尼器,利用ANSYS有限元软件对一高压输电塔进行了有限元建模,并通过超单元法与MATLAB编程相结合的方法提取了该输电塔结构的整体刚度、质量及阻尼矩阵;利用MATLAB中的SIMULINK仿真工具箱编制了适于该结构的半主动控制系统;最后,利用遗传算法工具箱对100个阻尼器的布置位置进行了优化,并结合所提出的半主动控制系统,对该输电塔在EL-Centro地震作用下进行了无控、阻尼器位置优化后有控及随机布置后有控的控制效果对比分析.结果表明,该阻尼器及半主动控制系统能够有效地对该高压输电塔进行振动控制,且经优化布置后的控制效果明显优于随机布置,表明利用遗传算法对阻尼器的布置位置进行优化是可行有效的.

杆式压电摩擦阻尼器性能的数值分析

杆式压电摩擦阻尼器是一种新型可调滞回模型的阻尼装置.本文提出了杆式压电摩擦阻尼器的基本构造,对其力学模型进行了理论分析和推导,建立了阻尼器的数值分析模型.根据推导出的力学模型,模拟了新型阻尼器的多种可调滞回曲线.通过改变新型压电摩擦阻尼器的变形或速度与外加电场强度之间的函数关系,实现了拟摩擦型、拟限位型及拟黏滞型滞回模型.通过单自由度结构减振控制数值分析算例,进一步验证了杆式压电摩擦阻尼器的减振效果.结果表明,新型杆式压电摩擦阻尼器在采用拟黏滞型滞回模型时,对结构的位移、速度和加速度控制效果分别可达到80%、50%和10%左右;采用拟摩擦型滞回模型时,对结构的位移和速度的控制效果可达到70%和48%,但由于控制力始终保持在较大水平不变,因此对加速度的控制效果稍差.

空间桁架模型压电摩擦阻尼器半主动优化控制

基于压电材料的逆压电效应,将压电陶瓷驱动器与被动摩擦阻尼器结合,设计了一种新型压电摩擦阻尼器,通过施加电压来改变摩擦片间的滑动摩擦阻尼力,从而实现结构的实时半主动控制。分析了该阻尼器的工作原理和构造方法,推导了相应的阻尼力模型。采用遗传算法对空间桁架模型结构进行了不同数量下压电摩擦阻尼器布置位置的优化研究,并利用基于线性二次型经典最优控制(LQR)算法的半主动控制策略,分析了不同数量压电摩擦阻尼器在随机布置和优化布置下对结构地震反应的控制效果。结果表明,新型压电摩擦阻尼器对空间桁架模型结构的地震反应有较好的抑制效果,采用遗传算法进行阻尼器优化布置后,最大控制效果可达57%,相比随机布置阻尼器时控制效果可提高近8%。

压电变摩擦阻尼器对高层建筑非线性地震反应的模糊控制算法

设计制作了一款新型的压电变摩擦阻尼器,并将其作为控制装置,提出了能有效抑制强烈地震激励下高层建筑结构非线性反应的模糊控制算法,通过模糊控制算法建立了施加在压电变摩擦阻尼器上的电压与结构的响应之间的关系。对一个受控的20层基准建筑结构进行了非线性地震反应的数值仿真分析,并与别的控制策略进行比较。结果表明,对于安装有压电变摩擦阻尼器的结构,采用模糊控制算法,能有效抑制高层建筑结构的非线性地震反应,减少地震对建筑结构的破坏。