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索杆张力结构风振主动控制研究

苗永志  
【摘要】: 索杆张力结构由于质量轻,刚度柔,在脉动风荷载作用下容易产生较大的变形和振动。为了实现对该类结构风致振动的主动控制,本文考虑结构几何非线性及风与结构的相互作用,基于瞬时最优理论推导了张力结构风振主动控制方程,主动控制方程的求解采用了精细时程积分法。对上述理论,采用Matlab语言编制了计算机程序。 为获得脉动风荷载,介绍了脉动风速时程计算机模拟的两种方法:谐波叠加法和AR自回归法,并编制了Matlab程序实现以上两种方法。 对三棱柱张力集成单元进行脉动风荷载作用下的主动控制分析,通过控制前后结构反应的对比,证明了前述理论的适用性与有效性。 对Levy型索穹顶的主动控制响应进行分析,比较了结构在受控前后两种工况下各方向位移响应和速度的控制效果;分析了施加控制力的各组杆件中控制力的大小及分布规律;在荷载作用下,研究控制力对杆件内力的影响。 对Levy型索穹顶模型进行风致振动的主动控制设计,分析了权矩阵Q_1、Q_2和R对控制力和结构响应的影响。结果表明,权矩阵Q_1对结构响应和控制力的变化起主要作用。最后,研究了作动器布置位置和数目的不同对控制效果的影响,给出了最优的布置方案。以上分析表明,主动控制对索杆张力结构的风致振动具有显著效果。


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