布置方式对MR阻尼器在网壳结构风振抑制中的影响及规律

磁流变液（MR）阻尼器是一种新型智能材料抗风减振装置，将MR阻尼器以适当方式和网壳结构结合，形成具有智能材料杆件的空间网壳结构，以达到抑制结构风振的目的，研究了阻尼器的布置方式对空间网壳结构的抗风减振效果的影响。研究表明，阻尼器的布置方式对加入MR阻尼器后的网壳结构在风荷载作用下的减振效果具有一定程度的影响。     

空间网壳结构GMA风振光-电主动控制研究

为解决空间网壳结构发生的局部动力失稳、疲劳破坏和变形过大等风振破坏问题，设计离网光伏发电系统供能，超磁致伸缩驱动器（Giant Magnetostrictive Actuator,GMA）出力的GMA风振光-电主动控制系统。基于该系统，进行空间网壳结构风振控制仿真分析，采用免疫遗传算法对不同数量的GMA布置位置进行优化，并基于LQR算法的主动控制策略，提出以综合减振评价指标作为复杂空间杆系结构主动控制效果的评价指标。分析结果表明：GMA风振光-电主动控制系统对网壳结构的风振响应具有良好的控制效果，采用免疫遗传算法对GMA优化布置后，节点的位移及加速度响应最大控制效果均得到显著的提升。当使用70个经过优化布置的GMA时，网壳结构的位移和加速度综合减振指标分别可达到0.64和0.72。     

基于磁流变阻尼器的大跨越输电塔线体系风致振动控制

研究了输电塔线体系基于磁流变(MR)阻尼器的风致振动控制问题.采用多自由度模型建立了输电导线的动力分析模型.针对输电塔线体系的平面内振动和平面外振动分别建立了塔线耦联体系的受控运动方程.并提出一种固定增量半主动控制策略.数值分析表明,MR阻尼器可有效地抑制输电塔结构的风振反应.通过合理地选取MR阻尼器及可控MR流体的参数,可以获得最佳的减振效果.     

高层建筑楼顶钢塔风振效应的参数研究

本文针对高层建筑楼顶钢塔的风振效应开展研究,采用线性滤波法模拟了结构的脉动风荷载时程,探讨了主体结构、楼顶钢塔及二者整体工作三种情况的动力特性,分析了脉动风速谱、频率比、楼顶钢塔高度和跨度等6种不同参数对结构顺风向风振动力性能的影响,并对比分析了线性和非线性粘滞阻尼器及粘弹性阻尼器三种速度相关型阻尼器对结构楼顶钢塔风振效应的控制效果。结果表明,结构楼顶钢塔设计时应避开主体结构的前三阶自振频率,以降低鞭梢效应;风荷载作用下楼顶钢塔的风振响应远大于主体结构,随基本风压和钢塔高度的增大而增大,但随钢塔跨度的增大而减小;阻尼器可有效衰减楼顶钢塔的风振响应,粘滞阻尼器对楼顶钢塔风振响应的减振效果优于粘弹性阻尼器,而非线性粘滞阻尼器的减振效果又优于线性粘滞阻尼器。     

颗粒阻尼器布置方案对其减震效果影响研究

为明晰建筑结构用颗粒阻尼器布置方案对其减震控制效果的影响规律。以某1∶30比例缩尺钢筋混凝土框架结构为研究对象,设计制作了可用于缩尺模型的刚性连接颗粒阻尼器,结合建筑结构减震需求,对颗粒阻尼器的布置方案进行了设计,通过振动台试验研究了布置位置和阻尼器数量等参数对颗粒阻尼器减震控制效果的影响。结果表明:颗粒阻尼器布置位置处的结构均方根位移响应和峰值位移响应均有所降低,阻尼器减震控制效果良好;阻尼器布置位置对颗粒阻尼器减震控制效果影响显著,阻尼器宜布置于结构位移响应较大的位置,合理的阻尼器布置方案能够有效地控制结构的扭转响应;随附加颗粒阻尼器数量的增加,颗粒阻尼器对结构位移响应的减震控制效果提高,建筑结构可用附加质量比范围内,阻尼器布置数量越多,减震控制效果越好。     

广东科学中心典型区域的风振响应及风振控制

以广东科学中心典型区域为研究对象,利用AR法模拟了该结构的脉动风速时程,进行不同风压、不同风向角下的风振响应分析,给出了采用非线性粘滞阻尼器的六种风振控制方案,并对不同方案的减振效果进行了对比研究。结果表明：所提减振方案对结构的风振反应具有很好的减振效果,结构顶点位移和加速度响应的最大降幅达18%和84.9%;对此类不规则大跨结构,建议将阻尼器安装在结构两侧以取得最好的减振效果;安装粘滞阻尼器对结构加速度的控制效果优于对结构侧移的控制效果。     

MR阻尼器半主动控制对拉索减振效果的仿真分析

为控制斜拉索的大幅振动,在Hamilton原理基础上应用Galerkin法建立了斜拉索动力计算模型。采用基于位移和速度方向的半主动控制算法,对某大桥330m长斜拉索和MR阻尼器组成的系统进行了动力分析,以全索全时段振动响应的均方根作为振动控制效果的评价指标。磁流变阻尼器力学关系选用Spencer现象模型。比较了MR阻尼器半主动控制与被动控制对斜拉索前三阶的减振效果,对MR阻尼器耗能机理和半主动控制算法的实用性进行了探讨。同时考察了系统的共振峰频率漂移及滞回曲线形状,提出了理想的粘性可变阻尼器模型。分析表明:基于位移和速度方向半主动控制的算法简单、易于操作、安全可靠且对长索多阶振动模态亦能取得较好的减振效果,优于被动控制。MR阻尼器的制振效果主要来自耗能,调频作用较小。     

智能磁流变(RM)阻尼器的实验研究

磁流变 (MR)液是一种新型的智能材料 ,而MR阻尼器具有在外加电流作用下快速可逆地改变阻尼特性的特点。本文针对所作的MR阻尼器实验研究 ,介绍了实验过程及相关数据 ,并对其进行了分析。实验表明 :MR阻尼器具有良好的阻尼可控制特性 ,是结构消能减振控制的理想元件。     

某超高层结构三种风振控制方法的对比研究

提要 以某超高层结构的风振控制为研究对象,阐述了风荷载的动力特性,利用改进的自回归模型模拟了X和Y两个方向的脉动风荷载时程,针对该工程的自身特点提出了设置粘滞阻尼器和调频质量阻尼器(II)、设置粘滞阻尼器(III)、设置调频质量阻尼器(IV)的三种减振控制方案。在10年、50年和100年一遇三种风振作用下,对该工程进行了不同风振方向和不同控制方案下的风振控制动力分析。对比分析了不同方案下的控制效果,结果表明控制方案II、III具有大量耗散风振输入能量、有效衰减结构动力响应、降低风振作用下结构层加速度和层间侧移沿高度方向突变的能力,可减小结构顶层位移和加速度响应的最大幅度分别为33％和51.4％,证明了所提控制方案对于抑制结构风致振动、提高结构安全和舒适使用性能的可行性和有效性。最后依据分析结果对超高层结构体系风振控制的分析与设计提出了建议。     

某千米级摩天大楼的风振控制研究

以中国建筑总公司提出的拟建千米级摩天大楼为研究对象,运用有限元软件ANSYS进行了风振分析,计算结果表明风向角330°为结构位移响应的最不利风向,0°为结构扭转角位移以及舒适度响应的最不利风向。从数值上看,结构的层间位移角以及位移比极值超过了规范要求,为此采用了质量阻尼器和黏滞阻尼器对结构进行风振控制研究。针对两种控制方法,分别设计了相应的控制方案,考察了包括阻尼器参数,个数以及布置形式等相关因素对于控制效果的影响。据此给出对千米级结构风振控制的建议,为以后类似结构的风振控制设计提供参考。     

磁流变智能结构的微粒群优化控制

在磁流变智能结构的减震控制中,结构的位移控制和加速度控制是其减震控制的两个重要控制目标,这就使得磁流变智能结构的减震控制成为了一多目标优化控制。为此,本文采用微粒群优化控制算法同时对磁流变智能结构的位移和加速度进行了最优控制分析,实现了磁流变智能结构多目标的优化减震控制。并对一每层各安装一个磁流变阻尼器的五层钢结构分别采用微粒群优化控制算法、ON控制算法和OFF控制算法进行了实例对比分析,结果表明：采用微粒群优化控制可显著地减小结构的位移反应,同时也可一定程度地减小结构的加速度反应。     

MR阻尼器控制算法对斜拉索的减振效果

采用基于位移和速度方向的半主动控制算法,以及基于最优控制力的多种主动控制算法(线性最优控制算法、特征结构配置法、次最优控制法、变结构滑移模态控制法)对杭州湾大桥南航道桥330m长斜拉索和MR阻尼器组成的系统进行了动力分析.以全索全时段振动响应的均方根作为振动控制效果的评价指标,从控制效果和易实施的角度评述了各种半主动控制算法.计算表明半主动控制算法对斜拉索的减振效果可优于最优的被动控制.     

斜拉桥拉索风雨振控制的智能阻尼技术

洞庭湖大桥自建成通车以来已发生多次严重风雨振，必须采取有效的振动控制措施。本文应用磁流变阻尼器对该桥风雨振控制进行了仿真和现场试验研究，得到了拉索－阻尼器系统模态阻尼比随阻尼器输入电压的变化关系，显示磁流变阻尼器能提供足够的可变阻尼对拉索进行智能控制，在实际风雨振时的现场观测结果显示磁流变阻尼器对风雨振具有很好的减振效果，实测的加速度响应表明安装阻尼器拉索的加速度响应仅为未加阻尼器拉索的1／20－30。洞庭湖大桥已计划全桥安装磁流变阻尼器，它将是世界上首座应用该阻尼器进行风雨振阻尼控制的桥梁。     

电流变阻尼器的设计及模型参数识别

因为电/磁流变阻尼器能够将主动控制和被动设备的优点有效结合起来,所以使用这种阻尼器的结构振动半主动控制方法在近年来吸引了更多人的目光.本文描述了关于电流变阻尼器的设计和动态特性试验.已建立的电流变阻尼器的动力特性将在不同的电场强度和变化的位移幅度下进行测试.通过一系列激振频率下的周期振动测试,我们可以得到在不同位移和速度下恢复力的滞回曲线,建立hysteretic biviscous模型.通过把根据试验得到的滞回曲线和使用hysteretic biviscous模型预测得到的滞回曲线进行比较可知,这种模型可以十分准确地获得阻尼器的非线性的阻尼特性.     

筒式粘弹性阻尼器的试验研究及工程应用

在不同环境温度、激励频率和应变幅值下,对筒式粘弹性阻尼器的动力性能指标进行了试验研究,研究表明筒式粘弹性阻尼器具有较为稳定的动力性能,耗能能力强。往复振动下阻尼器因内升温引起粘弹性材料软化,动力性能指标变化较大,设计中应考虑荷载循环次数的影响。本文通过试验研究了滞回圈数对筒式粘弹性阻尼器动态力学性能的影响,并据此提出了设计建议。本文还介绍了筒式粘弹性阻尼器的老化性能试验和疲劳性能试验,试验结果表明具有良好的老化性能,在风振或地震下阻尼器具有较好的耐疲劳性能。最后介绍了筒式粘弹性阻尼器风振控制的工程应用实例,计算表明结构悬挑端竖向位移和加速度明显减小。     

A model for signal processing and predictive control of semi-active structural control system

The theory for structural control has been well developed and applied to perform excellent energy dissipation using dampers. Both active and semi-active control systems may be used to decide on the optimal switch point of the damper based on the current and past structural responses to the excitation of external forces. However, numerous noises may occur when the control signals are accessed and transported thus causing a delay of the damper. Therefore, a predictive control technique that integrates an improved method of detecting the control signal based on the direction of the structural motion, and a calculator for detecting the velocity using the least-square polynomial regression is proposed in this research. Comparisons of the analytical data and experimental results show that this predictor is effective in switching the moving direction of the semi-active damper. This conclusion is further verified using the component and shaking table test with constant amplitude but various frequencies, and the El Centro earthquake test. All tests confirm that this predictive control technique is effective to alleviate the time delay problem of semi-active dampers. This predictive control technique promotes about 30% to 40% reduction of the structural displacement response and about 35% to 45% reduction of the structural acceleration response.     

基于振动能量回收的自供电MR阻尼器集成与试验研究

为使磁流变(MR)阻尼器摆脱对外部电源的依赖,基于振动能量回收技术构建了由旋转式永磁直流电机与只需较小能量供给的MR阻尼器集成的自供电MR阻尼器减振系统,测试了能量回收电机的电学性能与自供电MR阻尼器的力学性能,并定性分析了自供电MR阻尼器被动控制的减振机理。结果表明：自供电MR阻尼器可行性强,性能优越,且兼具速度反馈与离复位控制特性。     

导管架式海洋平台结构的磁流变阻尼隔震控制

首先针对渤海JZ20-2MUQ导管架式海洋平台结构，建立了应用磁流变阻尼器的智能隔震体系，并通过对导管架式海洋平台结构特点和磁流变阻尼器性能的分析，提出了磁流变限位型阻尼器被动控制、Passive off、Passive on和半主动四种控制方案。然后，分别在冰激振动和地震作用下，对平台隔震结构进行了数值仿真计算，分析比较了不同磁流变阻尼控制方案对平台隔震结构的控制效果以及对隔震层变形的限制作用。结果表明。磁流变阻尼隔震控制方案能有效控制导管架式平台结构的振动，平台结构位移和甲板加速度反应可降低30％以上，隔震层变形可控制在40mm左右的有限范围内。     

Wind-Induced Vibration Control for Substation Frame on Viscous Damper

In order to study the wind-induced vibration control effect of the viscous damper on the large-scale substation frame, this paper takes the large-scale 1000 kV substation frame of western Inner Mongolia as an example. The time-history sample of pulsating wind load is simulated by harmonic superposition method based on Matlab software. 6 kinds of viscous damper arrangement schemes have been designed, and SAP2000 finite element software is used for fine modeling and input wind speed time history load for nonlinear time history analysis. The displacement and acceleration of a typical node are the indicators of wind vibration control. The wind-induced vibration control effects of different schemes under different damping parameters have compared, and the damping parameters are analyzed for the optimal layout scheme. The results show that a viscous damper has installed in the lower layers of the substation; a viscous damper is placed between the ground column and the lattice beam. It is an integrated optimal solution. The wind-induced vibration control effect of the optimal scheme is sensitive to the viscous damper parameters, and the control effect does not increase linearly with the increase of the damping index and the damping coefficient. Corresponding to different damping indexes, the damping coefficient has a better range of values.