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《大连理工大学》 2006年
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非对称建筑结构的磁流变阻尼器半主动控制

李秀领  
【摘要】:理论研究与震害经验表明,扭转反应会加速偏心结构在地震作用下的破坏,在某些情况下甚至成为导致建筑物破坏的主要因素,研究偏心结构在地震作用下的扭转耦联振动控制问题具有重要现实意义。磁流变阻尼器(magnetorheological damper,简称MRD)是目前振动控制中最有效的半主动控制装置,采用MRD对结构进行智能控制成为结构控制领域的一个重要研究方向。国内外学者在这方面进行了大量研究工作,并取得一些成果,但在MRD的动力建模、控制策略以及利用MRD对偏心结构扭转反应的控制等方面仍存在许多问题,有待进一步研究。在此背景下,本论文主要在以下几方面进行系统的理论分析和试验研究: (1)提出MRD动力模型—双sigmoid模型。在对MRD进行力学性能试验研究的基础上,建立一种新的力学模型—双sigmoid模型。该模型的突出优点是综合考虑了施加电流、激励性质等因素的影响,且参数识别容易、物理概念清晰。与试验结果相比,在不同激励性质和电流下该模型均能较准确地描述MRD低速区的滞回非线性及在高速区的饱和特性。 (2)提出改进Clipped-Optimal控制策略和多态控制策略。针对双态控制易引起结构加速度局部放大和三态控制中刚度不易确定的问题,提出电流连续变化的改进Clipped-Optimal控制策略和以速度响应作为状态切换参数的多态控制策略。通过遗传算法工具得到多态控制策略中最优速度控制参数估算公式。数值计算结果表明本文提出的两种半主动控制策略能较好解决双态控制下在地震动初期、末期和小震时易引起受控结构动力反应局部放大的问题,且简单易行,具有较高应用价值。 (3)仿真分析偏心结构地震反应规律和MRD的振动控制效果。基于简化有限元方法,利用变分原理和静力缩聚技术推导剪力墙的单元刚度矩阵,编制钢筋混凝土框—剪偏心结构空间协同分析的计算程序。计算场地类别、地震动强度、偏心距以及使用荷载等因素对钢筋混凝土框—剪偏心结构地震反应的影响规律,分析MRD在这些因素下对偏心结构扭转反应的控制效果。 (4)进行钢筋混凝土框—剪偏心结构MRD减震振动台试验。利用Matlab/Simulink软件平台和dSPACE实时仿真系统建立一座3层钢筋混凝土框—剪偏心结构试验控制系统的仿真模型,并采用RCP技术对此结构进行MRD控制的振动台试验,在不同地震动输入下比较分析MRD的被动控制和半主动控制的减震效果。振动台试验结果表明:与无控结构反应相比,MRD的两种被动控制对框—剪偏心结构均有一定减震效果,但被动控制效果对地震动频谱特性比较敏感;MRD半主动控制对结构在不同地震动输入下的控制效果比被动控制好,结构扭转反应得到了明显抑制;MRD数量和安装位置对结构的减震效果有重要影响。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TU352.1

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【引证文献】
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【参考文献】
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8 孙建民,田洪森;油气悬架自适应半主动控制仿真分析[J];起重运输机械;2005年03期
9 胡万华;;基于电流变减振器的车辆悬架半主动控制研究[J];矿山机械;2006年02期
10 潘剑;张进秋;刘义乐;;叶片式MRF减振器阻尼力矩模型的建立[J];装甲兵工程学院学报;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 何玉敖;何亚东;;瞬时最优半主动控制[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2000年
2 刘栋栋;李淑玉;;H_∞优化控制理论在半主动控制中的应用[A];第八届全国振动理论及应用学术会议论文集摘要[C];2003年
3 刘永强;杨绍普;;两类时滞对高速动车组半主动控制的影响[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
4 陈勇;虞雅梅;楼文娟;孙炳楠;;基于时间离散模型的斜拉索振动半主动控制[A];计算机技术在工程建设中的应用——第十一届全国工程建设计算机应用学术会议论文集[C];2002年
5 董宏英;霍达;徐宁寿;李云栋;;考虑时延的内置经络系统半主动控制研究[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2001年
6 李江;何玉敖;;隔震和半主动控制组成的结构振动混合控制系统分析[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2001年
7 陈益;方子帆;罗虹;邓兆祥;;基于计算智能的汽车悬架半主动控制仿真[A];第八届全国振动理论及应用学术会议论文集摘要[C];2003年
8 孙清;伍晓红;刘正伟;李鹏;;结构振动半主动控制的时滞效应[A];第17届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ册)[C];2008年
9 郭树起;杨绍普;;单自由度系统半主动on-off控制分析[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
10 彭文韬;徐家云;李桂青;;半主动控制结构设计的研究[A];第三届全国结构工程学术会议论文集(下)[C];1994年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 林伟;多维多点地震激励的大跨度空间结构磁流变阻尼器半主动控制[D];天津大学;2009年
2 孙松建;连续梁桥地震损伤控制与数值模拟[D];天津大学;2012年
3 金峤;结构振动的滑模变结构控制研究[D];大连理工大学;2006年
4 郭大蕾;车辆悬架振动的神经网络半主动控制[D];南京航空航天大学;2002年
5 翁建生;基于磁流变阻尼器的车辆悬架系统半主动控制[D];南京航空航天大学;2002年
6 霍林生;偏心结构利用调液阻尼器减震控制的研究[D];大连理工大学;2006年
7 陈水生;大跨度斜拉桥拉索的振动及被动、半主动控制[D];浙江大学;2002年
8 孙伟;基于多级磁流变阻尼器的颤振半主动抑制[D];南京航空航天大学;2005年
9 王唯;直升机“地面共振”半主动自适应控制[D];南京航空航天大学;2007年
10 郑玲;电流变材料及减振控制研究[D];重庆大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邓旭东;发动机悬置的半主动控制研究[D];重庆大学;2004年
2 谢元凯;半主动控制液压悬置的动特性仿真与实验研究[D];吉林大学;2004年
3 汪岸柳;飞机着陆滑跑动力学控制与仿真[D];南京航空航天大学;2005年
4 孙妍;车用发动机半主动控制式液力悬置动力学特性研究[D];中北大学;2007年
5 郑渊智;磁流变阻尼器在建筑结构中的应用[D];西南交通大学;2008年
6 张巍;MR-TMD半主动控制研究及其应用[D];天津大学;2003年
7 蔡晓虹;设置磁流变阻尼器的房屋建筑结构的抗震分析与优化[D];湖南大学;2005年
8 李利军;斜拉索风雨振分析及磁流变阻尼器减振应用研究[D];长安大学;2005年
9 刘宏波;加入磁流变阻尼器结构的模糊逻辑半主动控制[D];辽宁工程技术大学;2006年
10 沈杨;局域大空间高层结构扭转振动控制方法[D];同济大学;2008年
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