大跨度桥梁多阶涡振MTMD控制效果与布置优化

调谐质量阻尼器(TMD)在结构减振方面有显著效果。传统桥梁涡激振动控制通常只考虑单一模态,并使用简化的气动力模型,而多跨桥梁等结构具有频率密集的多阶模态,忽略相邻非涡振模态对TMD的影响可能导致涡振振幅计算产生较大误差,TMD控制效果无法达到最优。该文介绍了一种针对结构多模态涡振控制的多个TMD布置优化方法,考虑了非涡振模态影响,并采用多项式涡激力模型推导了模态坐标中力-结构-MTMD的控制方程,同时提出了一种量化各非涡振模态对涡振计算的贡献和识别有显著贡献非涡振模态的新方法。以多跨桥梁为研究案例,对多个TMD控制效果和布置优化开展了对比研究,与逐模态设计结果相比,该文通过全局优化确定最优MTMD参数显示出更优的控制性能,明确了多项式模型在TMD安装后准确预测涡振振幅的适用性,突显出非涡振模态在TMD优化中的重要性。

建筑结构空间减震性能优化技术研究

针对高层建筑结构抗震问题,研究基于黏滞阻尼器建筑结构空间抗震性能优化技术。论文考虑黏滞阻尼器阻尼参数、位置布置等因素,并从两方面对建筑结构抗震反应影响进行分析。通过设置不同方案的仿真实验,探究建筑结构的抗震性能。最终实验结果表明,黏滞阻尼器阻尼指数较大时,其消能减震结构的耗能减震性能更优;对黏滞阻尼合理布置可以改善建筑结构的抗震性能。

框架结构线性黏滞阻尼器双目标同步优化布置研究

在结构减震设计中,寻找最佳的阻尼器布置方案使减震效果最大化是一个至关重要的问题。用状态空间法描述在地震作用下布置线性黏滞阻尼器的减震系统,求解结构动力响应。采用基因属性保留遗传算法对减震系统进行编码,引入并列选择法对两个性能目标进行处理,可以实现阻尼器的双目标同步优化布置。将本文与已有研究成果的多层及高层框架阻尼器优化布置方案进行对比,双目标同步优化方法在改进原结构响应目标(如层间位移)减震效果的同时,还可以改善其他种类结构响应(如楼层加速度)的减震效果,使得减震结构具有更加优越的综合结构性能。双目标同步优化方法可以高效处理双目标的阻尼器同步优化问题。

航天器用新型金属橡胶减振器

介绍了一种用于航天器的新型金属橡胶减振器(MRD)的制作工艺,并与普通橡胶减振器(RD)在航天环境中的使用寿命、阻尼、能量耗散和传递率等性能进行了比较。分析结果表明,MRD的性能具有明显的优势,在航天等特定领域内MRD是RD的理想替代品。

大跨空间结构中黏滞阻尼器的位置优化研究

对大跨空间结构中黏滞阻尼器的位置优化进行研究。首先从模态应变能和附加阻尼比的概念入手,提出最大化所有替换单元的模态应变能百分比之和的优化思路,在此基础上建立简单实用的优化数学模型。然后采用遗传算法编制阻尼器位置优化程序VDLO(Viscous Dampers’Location Optimization),并采用算例验证程序的合理性。最后通过不同矢跨比的算例分析,总结出双层柱面网壳中阻尼器的优化布置规律,对实际工程具有重要参考价值。

粘滞阻尼器对空间桁架结构减震作用研究

为研究粘滞阻尼器对大跨空间桁架结构减震控制作用,在某体育馆屋盖不同部位设置粘滞阻尼器,输入三向地震波进行时程分析。以屋盖结构水平向位移、加速度及构件内力为减震控制目标,计算分析表明,设置粘滞阻尼器能有效抑制结构在地震作用下响应;屋盖结构均匀布置阻尼器较集中布置减震效果好;结构减震效果不随阻尼系数的增大而线性提高,且存在较优值范围;不同地震烈度下粘滞阻尼器对空间桁架结构减震控制均有明显效果;粘滞阻尼器在不同地震波输入时滞回曲线均较饱满,呈现典型速度相关型阻尼器特征。研究结果对粘滞阻尼器用于大跨空间结构减震控制具有一定参考价值。

粘滞阻尼器对空间结构的振动控制效应

采用三向地震波输入对西北高烈度地震带某体育馆进行非线性时程分析,研究粘滞阻尼器对大跨空间结构抗震加固的机理和效果。以节点水平向位移、构件内力作为屋盖振动控制目标,楼层位移及剪力作为下部结构振动控制目标。时程分析表明:不同地震波作用时上部屋盖减震控制效果均较好;但下部结构减震控制对地震波频谱特性较为敏感;设置粘滞阻尼器对不同地震烈度下整体结构的动力响应均能起到有效控制作用;屋盖结构上均匀布置阻尼器比集中布置减震效果好;空间结构振型复杂,减震分析须考虑上下部结构的耦合作用。研究成果可为大跨空间结构采用粘滞阻尼器减振控制提供参考。

卫星大挠性桁架结构振动抑制试验研究

研究大型挠性空间桁架结构(LFST)的振动抑制问题。基于LFST特性,设计一套空间桁架试验系统。针对LFST具有大挠性、低刚度和低阻尼等特性,设计并研制一种圆柱式剪切型粘弹性阻尼器,给出具有粘弹性阻尼器的桁架阻尼杆的动力学模型。分别利用有限元方法和试验分析方法,对空间桁架的模态频率、模态阻尼比以及瞬态激励响应进行仿真和试验分析。结果表明应用这种阻尼器,桁架结构系统的第一阶模态阻尼比从0.49%增大到13.1%,其他各阶模态阻尼比也都有所增加。

基于磁流变液的电控转向阻尼器的控制系统建模

对基于磁流变液的电控转向阻尼控制器进行了系统介绍,建立了控制系统的状态空间表达式,通过对模型的状态空间进行分析,提出通过状态增益反馈矩阵将系统控制性能调节到理想状态的方法,并建立了控制系统基本控制策略。由于系统为非线性时变系统,所以在控制策略的制定中必须考虑车速对系统参数的影响。

空间桁架结构采用黏弹性阻尼的振动控制技术

航天器空间桁架结构在太空特殊物理环境下的振动控制问题是航天技术中的一大难题,为探讨阻尼被动控制技术的有效程度。首先从理论上分析黏弹性材料(VEM)的阻尼作用机理,由此设计一种双夹层圆柱式黏弹性阻尼器(VED),研究VED阻尼杆在桁架中的最佳位置配置问题,并推导阻尼桁架结构的动力学方程,结合VEM的阻尼特性分析结构的动态品质。最后以一字型桁架为例,对VED阻尼被动控制效果进行仿真分析,结果显示在共振区内桁架的振幅衰减达35%,可取得良好的控制效果。

汽车磁流变半主动悬架系统的联合模态控制

提出了带有4个磁流变可控阻尼器的汽车半主动悬架的7+k自由度动力学模型及其闭环控制方程,基于此模型,用2个可控阻尼器对系统的两个最大的模态实施独立模态控制,而另外两个可控阻尼器则对其余的模态实施耦合模态控制,并实时地根据传感器所获得的相关信息提取系统的模态坐标,实时跟踪最大模态,切换主控模态,并对其实施独立模态控制。这种独立/耦合模态联合控制方法,可以较好地发挥独立与耦合模态控制的优点而避免其缺点。仿真实例证实了独立/耦合模态联合控制具有比单独采用独立模态控制及耦合模态控制时更好的控制效果。

TMD对密频结构减震的参数优化及性能研究

就多模态密集频率结构的减震问题,建立分布式TMD(tuned mass dampers)对地震激励下结构多模态振动减震的力学模型进行研究,并将其表达为闭环静力反馈控制的形式。我们研究具有较高优化效率的基于H2性能的梯度法,实现对多模态调谐减震的TMD参数的整体优化。以构建的理想三自由度密频结构为例,定义无量纲响应指标,以扫频激励的方式求得具有相对普适性的优化控制权重,进而采用基于H2性能的梯度法优化得到分布式TMD的最优参数;针对具有不同谱特性的地震动激励进行减震分析,并与经典TMD方法对比,结果表明基于H2性能的梯度法优化所得的TMD针对多模态密频结构将具有更好的减震性能。

减震结构不同类型阻尼器同步优化方法

推导了地震作用下结构布置不同类型阻尼器的状态空间统一描述方法,并在此基础上,采用遗传算法实现了多种不同类型阻尼器的同步优化布置。通过转换矩阵将阻尼器对层间的的影响转换于楼层响应,推导出状态空间方程中不同类型阻尼器对应的系数矩阵,将运动方程转换为状态空间法的统一表达形式。结合遗传算法对可行解的表示具有广泛性这一特点,对附加不同类型阻尼器的结构统一编码,实现同步优化布置。采用本文方法对6层及20层框架结构进行了固定总数的一种类型阻尼器优化布置,并与已有研究的优化结果做对比,得到一致的优化结果,验证了该方法的可行性。又对同一结构进行三种类型阻尼器同步优化布置,减震效果优于其他布置方案,证明了该方法在处理同步优化不同类型阻尼器问题上的有效性。本文方法还结合了状态空间法统一描述问题的优点与遗传算法全局搜索最优解的优点,可以在较短时间内同时优化多种不同类型的阻尼器位置。

粘弹性阻尼器对空间桁架结构减震设计与分析

大跨空间结构的振动控制问题一直是人们关注的焦点,其抗震性能的好坏直接关系到人民生命和国家经济财产安全。采用粘弹性阻尼器对大跨空间桁架结构进行减震控制,计算阻尼器相应的力学参数,并对加与未加粘弹性阻尼器结构的地震响应进行对比。分析计算表明:无论在Taft地震波还是在El Centro地震波下,在大跨空间桁架结构中加入粘弹性阻尼器均能有效减小结构的位移、加速度和内力,所加设的粘弹性阻尼器能显著吸收地震输入能量,从而更好地保证结构安全。

空间网格结构风振抑制的阻尼器位置与数量寻优

针对空间结构振动抑制问题,基于经典遗传算法提出改进算法,进行阻尼器的位置寻优和数量寻优.通过对变异概率的调节,增强了改进算法跳出局部陷阱的能力,使之可准确找到全局最优解.通过提高编码效率、筛选初始种群分布等有效措施提高了算法收敛速度.所构造的适应度函数,可实现阻尼器杆件数量和位置的同步寻优.对影响结构振动抑制的各参数进行数值分析,并以空间网壳结构为例,利用改进遗传算法进行寻优计算和结果讨论,得出在一定荷载条件下空间网格结构阻尼器杆件的优化布置规律.

一种结构减振新体系-液体黏滞阻尼器开放空间系统的应用探索

主要目的是探索一种液体黏滞阻尼器连接的全新形式——开放空间阻尼系统。从国外报告的理论研究及足尺实验中总结了初步结论,并先后使用有限元的简易模型及实际工程模型模拟了开放空间系统的三种形式。在模拟分析中,探讨了遇到的各种问题及影响开放空间系统效果的各种因素。结果显示,开放空间系统的效果受多种几何因素影响,且其减振的效果并不算高。但是由于开放空间系统提出的目的是在布置条件苛刻的情况下能够使用阻尼器减振,因此具有一定的工程意义。

电厂大型构架式隔振基础的动力分析程序FDA

本文把隔振基础所用的钢弹簧与粘胶液阻尼器组成的隔振元件简化为线性弹簧──阻尼单元（SP－D），并开发出适用于微机环境的构架式隔振与非隔振动力机器基础的动力分析程序（FDA）。通过例题的计算分析结果表明：以钢弹簧与粘性阻尼器配合使用的隔振系统具有优良的隔振效果。

基于磁流变阻尼器的铁道车辆结构振动半主动控制

在建立铁道车辆柔刚体系统垂直动力学模型的基础上,应用独立模态空间控制理论和最优控制理论,对影响车辆垂直运行平稳性的车体低阶弯曲结构振动和浮沉、点头等刚体振动进行控制。根据铁道车辆悬挂系统的特点,提出采用磁流变阻尼器作为作动器,以降低车体垂直加速度进而改善运行平稳性为目标的半主动控制策略,来实现在性能改善和能量消耗之间的协调,在ADAMS和Matlab／Simulink^(?)环境下,应用机械系统和控制系统联合仿真技术,对采用半主动控制策略的整车性能进行仿真研究。仿真结果显示该半主动控制策略能较好地抑制车体第一阶弯曲模态的结构振动,并可改善车辆运行平稳性,针对铁道车辆系统的磁流变阻尼器在设计上是可行的。

新型U形软钢板阻尼器在网架结构中的减震控制研究

振动控制是结构抗震防灾的一种积极有效手段,目前对于大跨空间结构的振动控制技术不是很成熟,利用软钢板(Mild Steel)在反复循环荷载作用下具有稳定的滞回特性,设计了U形软钢板阻尼器,通过试验得出该阻尼器的滞回曲线,建立了该阻尼器分析模型。最后,将该阻尼器应用于平板网架结构,探讨了该阻尼器在空间结构中的减震控制理论和方法。通过地震反应时程分析,分析了其减震效果,对有控和无控状态下的节点位移和杆件内力进行对比分析。结果表明,该新型阻尼器可有效的减少网架结构的地震响应。

大跨空间网架结构采用消能减震技术的研究

针对网架结构特点,提出采用粘滞流体阻尼器作为冗余杆件和粘弹性阻尼器替换原杆件两种方法对网架结构进行消能减震。以一正放四角锥网架为模型,对其采用消能减震技术前后结构地震响应进行对比结果表明,上述两种方法均可以有效减小网架结构的地震响应。同时,对阻尼器布置位置变化对减震效果的影响进行分析比较。