收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

带有分布参数的串联体系地震响应分析及智能控制

刘彦辉  
【摘要】: 带分布参数的串联体系是土木工程中常见的结构体系,比如:高压电气设备支架串联结构、高层框架结构、高层框架-剪力墙结构等。由于这类串联体系既有集中参数又有分布参数,而且集中参数与分布参数的节点又有柔性连接的情形,同时在地震作用下会产生较大的倾覆弯矩,因此在地震作用下带分布参数的串联体系地震响应求解、被动隔震及智能隔震比较复杂。为此本文针对带分布参数的串联体系地震响应求解、被动隔震及智能隔震的几个热点、难点问题展开研究,其中主要的工作有以下几方面: (1)首先以单节柔性节点高压电气设备为研究对象建立单节分布参数串联体系的动力分析模型,通过分布参数梁振动理论,避免对结构的离散,集中参数通过边界条件的引入,推导出其频率方程,根据Betti定律,推导出具有单节带分布参数柔性节点串联体系的正交条件,应用此正交条件对集中参数与分布参数的振动方程解耦,推导出该单节带分布参数串联体系的广义质量及广义荷载,进一步通过振型叠加的方法求解结构的地震响应。仿真结果表明,该半解析法与有限元法计算结果相一致,说明该半解析法的正确性。最后将上述方法应用于多节柔性节点带分布参数串联体系,求解多节柔性节点高压电气设备支架串联体系的地震响应。 (2)建立了高层剪力墙结构动力分析简化模型,仿照推导柔性节点带分布参数串联体系地震响应半解析解的方法,推导出多节刚性节点带分布参数串联体系——高层剪力墙结构地震响应的半解析解;进一步建立了高层框架-剪力墙结构的动力分析模型,框架结构部分对整体结构的影响通过边界条件的引入,然后通过应用求解多节刚性节点带分布参数地震响应的求解方法求解框架-剪力墙结构的地震响应。仿真结果显示,建立的高层结构动力分析简化模型优于悬臂梁模型,而且本文推导的求解地震响应的半解析解是正确的及计算工作量小。 (3)通过并联橡胶隔震支座,实现以带分布参数的高架电气设备支架串联体系的隔震,然后建立高架电气设备支架串联隔震体系的力学模型,通过串联体系集中参数与分布参数的振动方程,推导出该串联隔震体系的频率方程、振型正交条件、广义质量与广义刚度,由于该串联隔震体系为非比例阻尼体系,通过把该串联隔震体系的非比例阻尼分解为比例阻尼部分和非比例阻尼部分,非比例阻尼部分由隔震支座的阻尼所引起,应用Hamilton原理推导出非比例阻尼部分等效振型阻尼,从而实现该体系运动方程的解耦,通过振型叠加法进行该串联隔震体系地震响应的求解。最后进行有限元软件数值积分法求解的地震响应与该半解析法求解地震响应的比较,分析半解析法求解地震响应的正确性及隔震技术的有效性。 (4)针对以高层建筑为研究对象的带分布参数串联体系,研制出双向抗拔滑动装置,该双向抗拔滑动装置既能抵抗拉力又能承受压力。将该装置设置于隔震层较大拉力的位置,与夹层橡胶隔震垫同时使用,当高层建筑在地震作用下倾覆力矩较大时,该双向滑动装置可以抵抗倾覆力矩产生的拉力,使夹层橡胶隔震垫处于受压状态。然后建立刚性节点带分布参数串联隔震体系力学模型,用推导多节柔性节点带分布参数串联隔震体系地震响应求解的方法进行推导求解刚性节点带分布参数串联隔震体系地震响应的半解析解。 (5)针对带分布参数的串联体系,借用本课题组提出的序列最优控制算法,推导出序列最优模态控制算法,然后用该算法进行带分布参数串联体系的智能隔震。由于序列最优模态控制算法振动控制时需要结构全状态,在工程应用中难于实现,因此,提出了针对序列最优模态控制算法的全维状态观测器,实现在振动控制时只要测量容易测量的状态,然后通过全维状态观测器重构结构的全部状态,从而实现序列最优模态控制算法用于带分布参数串联体系的振动控制。由于在线实时控制过程中,结构响应测量、在线计算和驱动器响应都需要消耗时间,因此时滞是不可避免的,为了解决时滞问题,提出了将径向基神经网络和序列最优模态控制算法有机结合而形成的序列最优预测模态控制器,仿真结果表明,在无时滞与有时滞情况下该控制器的控制效率良好。 (6)在双向抗拔滑动装置的基础上,设计出双向压电变摩擦控制装置,该控制装置可以在两个方向滑动产生控制力,进一步推导出该控制装置应用于结构振动控制的半主动控制算法。最后设计出一压电变摩擦控制装置,进行数值仿真,根据仿真结果,将该控制装置应用于带分布参数串联体系的智能隔震,显示出良好的控制效果。 (7)对目前进行地震响应分析及振动控制仿真软件Simulink作了详细介绍,讲述了Simulink仿真地震响应及振动控制的技术。讲述Simulink的扩展工具——S-函数的工作原理,用Simulink/S-函数实现序列最优模态控制算法变增益矩阵的技术,实现序列最优模态控制算法的模块化。最后通过Simulink软件分别建立经典最优控制算法、线性二次型高斯算法和序列最优控制算法及基于状态观测器的序列最优模态控制算法的仿真模块图。 (8)在理论研究和计算机仿真的基础上,进行了带分布参数体系的动力响应、隔震的扫频振动台试验。设计出压电变摩擦控制装置,并进行力学性能试验,然后将该控制装置用于带分布参数隔震体系,分别进行应用Passive-on与Passive-off算法的带分布参数串联隔震体系振动控制的扫频振动台试验,为该控制器的工程应用奠定了基础。 (9)将本文带分布参数地震响应分析理论及隔震技术应用于实际工程,进行了完整的带分布参数串联体系隔震分析及设计,通过计算与分析,采用本文的并联橡胶隔震支座进行带分布参数体系的隔震技术具有较好的减震效果。通过讲述该隔震技术的设计过程,为该技术广泛应用于实际工程奠定了基础。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 杜永峰;刘彦辉;李慧;;带分布参数高压电气设备地震响应半解析法[J];工程力学;2009年03期
2 杜永峰;刘彦辉;李慧;;串联电气设备支架隔震体系地震响应半解析法[J];力学学报;2009年03期
3 周锡元,韩森,李大望,曾德民;并联和串联基础隔震体系地震反应的某些特征[J];工程抗震;1995年04期
4 杜永峰;韩登;;地下室连梁对串联隔震系统稳定性的影响[J];低温建筑技术;2010年10期
5 焦驰宇;李建中;;桥梁新型减隔震支座的研究进展[J];结构工程师;2007年03期
6 岳飞豹;;高层建筑结构中的基础隔震技术[J];黑龙江科技信息;2011年02期
7 毛利军,李爱群;建筑结构双线性基础隔震体系地震反应的参数研究[J];建筑结构学报;2004年03期
8 向伟明,李向真,梁萍;考虑扭转耦联隔震结构简化体系的地震时程反应分析及有关参数的影响[J];工程抗震与加固改造;2004年06期
9 黄伟,丰定国;大开间砖混结构滑移隔震试验研究[J];工业建筑;2005年12期
10 雷丽;李向真;;非规则隔震结构考虑楼板变形影响的动力性能[J];山西建筑;2006年02期
11 李华志;;隔震体系地震反应分析[J];内蒙古水利;2007年04期
12 张卫东;;隔震板柱结构—基础—地基相互作用地震反应分析[J];地震研究;2008年02期
13 杨华;;高层建筑结构中的基础隔震技术[J];今日科苑;2009年10期
14 吴新华;;刚架模拟后的剪力分配法计算[J];包钢科技;2010年01期
15 沙玉钧;;集总参数、分布参数混合网络的一般分析方法[J];东南大学学报(自然科学版);1980年02期
16 胡昌信;;高频电感线圈和脉冲电容器分布参数的测量方法[J];电子测量技术;1982年04期
17 余琪;;采用隔震体系的千河大桥预埋件和连接件的试验研究[J];铁道标准设计;1993年03期
18 邵学飞,李威强;浅析高频变压器分布参数的变化趋势[J];电力电子技术;1995年01期
19 朱志贤;用数值模拟法检验几种气溶胶粒度分布参数的数值解法[J];辐射防护;1995年05期
20 刘春平;分布参数地下水系统时间解析优化模型[J];水利学报;1996年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙建刚;郝进锋;袁朝庆;;立式浮放钢制储罐抗震减震研究[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
2 王光洁;谭平;金建敏;王海明;涂伟荣;米晓玲;;一种新型隔震体系的理论与实验研究[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅱ)[C];2010年
3 李桂荣;付蓓;;结构地震响应分析的新方法[A];土木建筑学术文库(第11卷)[C];2009年
4 杜永峰;李慧;窛巍巍;窛佳亮;;叠层橡胶支座串联隔震体系抗火性能研究[A];第三届全国城市与工程安全减灾学术研讨会论文集[C];2010年
5 张文福;陈春磊;刘嘉;计静;;导管架储油平台自振特性及地震响应分析[A];第20届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2011年
6 苏喜生;李德远;;分布参数累计经济增长理论及模型[A];全国青年管理科学与系统科学论文集(第2卷)[C];1993年
7 解欣;沈火明;;大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应分析[A];四川省力学学会2008年学术大会论文集[C];2008年
8 顾萍;陆光闾;;刚性索铁路斜拉桥抗震分析[A];中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第11届年会论文集[C];1994年
9 黄国辉;徐国彬;;悬挑斜拉网架的动力和地震响应分析[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2000年
10 陈志豪;岑鉴文;薛泉;薛良金;;CMRC的分布参数等效电路及其在微波电路中的应用[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘彦辉;带有分布参数的串联体系地震响应分析及智能控制[D];兰州理工大学;2009年
2 朱前坤;串联隔震体系屈曲后屈曲及大变形力学行为[D];兰州理工大学;2011年
3 王蕾;大跨度刚构桥地震响应分析及振动台试验研究[D];北京交通大学;2010年
4 徐明贵;平扭耦联LRB隔震体系静动力特性的研究和应用[D];天津大学;2011年
5 郭发明;分布参数控制系统的小时滞鲁棒稳定性[D];四川大学;2002年
6 李红;经济增长的控制模型研究[D];北京信息控制研究所;2003年
7 李向真;非规则房屋结构隔震体系的计算方法与动力性能计算研究[D];天津大学;2007年
8 邹立华;工程结构减震控制中若干问题的研究[D];西南交通大学;2004年
9 孔戈;盾构隧道地震响应分析及抗减震措施研究[D];同济大学;2007年
10 李春发;分布参数系统辨识与最优控制理论算法及应用[D];大连理工大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姚云龙;叠层橡胶支座与悬臂柱串联体系动力稳定性分析[D];兰州理工大学;2003年
2 寇佳亮;高温后叠层橡胶支座串联体系抗震性能试验研究与分析[D];兰州理工大学;2009年
3 吴忠铁;叠层橡胶支座-RC柱串联隔震体系非线性力学研究[D];兰州理工大学;2011年
4 张尚荣;多级串联非比例阻尼隔震结构地震响应研究[D];兰州理工大学;2012年
5 韩登;地下室柱顶连梁对串联隔震体系稳定性的影响[D];兰州理工大学;2010年
6 沈昆;大跨连续拱桥地震响应分析[D];长安大学;2010年
7 莫艳丽;隔震体系的损伤破坏与控制[D];广州大学;2012年
8 薛宪政;斜拉桥地震响应分析及其抗震研究[D];大连理工大学;2010年
9 王青沙;山西某大跨复合拱式渡槽支撑结构的稳定与地震响应分析[D];太原理工大学;2011年
10 张明杰;五跨连续拱桥的地震响应分析及减震研究[D];大连理工大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 线择;怎样选择音箱线[N];经济信息时报;2000年
2 何俊山;IC自动测试系统关键技术[N];中国电子报;2000年
3 黄兴华;平安电气开发出新一代通风机[N];中国工业报;2005年
4 黄河水利委员会水文局 赵新生 深圳科锐公司 宗宏鸿;网络谨防雷击[N];计算机世界;2001年
5 江苏 张发源;有线电视系统分配器的作用与原理[N];电子报;2004年
6 李君;科龙空调节能指标冠全球[N];中国电子报;2004年
7 雨 墨;科龙电器 将节能进行到底[N];证券日报;2004年
8 徐家政;微波器件CADS参数提取系统问世[N];中国电子报;2000年
9 记者 汪亚萍 通讯员 鄂耀国;引入GPS进行线路定位监测[N];中国石油报;2009年
10 张运 詹丹萍 赵凤华;新一代整流器研制成功[N];中国质量报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978