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万向型压电摩擦阻尼器及其在高层建筑减振控制中的应用

何晴光  
【摘要】:压电材料是一种有其突出的特点的智能材料,如何充分利用压电材料反应迅速,结构简单的特点,并弥补其输出应变小的不足,一直以来都是压电材料在结构振动控制领域应用研究的重要问题。 本文设计了一种新型的转筒式压电摩擦阻尼器,希望利用摩擦阻尼器产生摩擦力时,摩擦接触面不需要太大相对位移的特点,来充分发挥压电材料反应迅速,结构简单的优点。首先,本文设计了一种可以安装在层间斜撑上的双转筒阻尼器,推导了计算其阻尼力的公式。地震作用具有随机性,它的方向也是随机的。为了减轻不同方向的地震作用的对结构的震害,本文将转筒式阻尼器改进成万向型智能摩擦阻尼器,并对其耗能性能进行了理论推导。 高层建筑由于其自重和高宽比都很大,为了减小其在地震作用下的响应,一个很有效的措施就是在结构中设置智能摩擦阻尼器这样的耗能装置。为安装有智能摩擦阻尼器的高层建筑结构振动控制选取和设计合适的控制算法可以实现良好的减振效果,本文对常用的几种控制算法用于智能型摩擦阻尼器进行了比较,理论分析和数值计算说明序列最优控制算法具有一定的优越性。 在高层建筑结构振动控制中,阻尼器的配置是一个十分重要的问题。对于限制了数目的阻尼器,不同的配置方案对受控结构的影响差异很大,若配置不当则有可能使系统不稳定。在保证达到振动控制目标的前提下,如何优化设计阻尼器的数目、位置和参数是一个有实际意义的问题。针对这一问题的特点,本文采用遗传算法进行阻尼器的优化配置。算例表明,遗传算法可以实现阻尼器优化配置的目的。


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