地震作用下结构主动调谐质量阻尼器最优控制设计

基于Kanal-Tajimi地震动模型，建立了主动调谐质量阻尼器(ATMD)结构系统的位移和加速度传递函数．定义ATMD最优参数的评价准则为：设置ATMD结构的最大位移和加速度动力放大系数的最小值的最小化．ATMD有效性的评价准则定义为：设置ATMD结构的最大位移和加速度动力放大系数的最小值的最小化与未设置ATMD结构的最大位移和加速度动力放大系数之比．定义ATMD冲程的评价准则为：ATMD的最大位移动力放大系数．基于选择的评价准则，研究了地震卓越频率(EDF)对ATMD在控制结构位移和加速度响应时的最优参数、有效性和冲程的影响．     

池式调谐质量阻尼器的工程设置方法

结构物的储水装置常被设计成池式调谐质量阻尼器(池式TMD),液体的动力效应会影响调频阻尼系统的控制效果.结合调谐液体阻尼器(TLD)与TMD共同作用的原理,综合考虑池式TMD的总体控制效果,并提出运用最优动力方法对池式TMD进行设置.以结构物室内游泳池为例,研究不同池长设计值的池式TMD的控制性能.结果表明,运用最优动力方法设置的池式TMD的控制效果明显优于普通方法设置的池式TMD,并为适应结构物内部使用空间要求提供了更为宽松的条件.     

调谐双重液柱与质量阻尼器及其工程设置方法

为了设计调谐类阻尼器,基于建筑物内部储水装置的多用途性,并结合调谐液柱/质量阻尼器(TLCMD)的经济性与实用性以及混合水箱装置(MTLDs)优越的减振控制性能,提出调谐双重液柱/质量阻尼器(TDLCMD)的概念。分析了由双重调谐液柱阻尼器(DTLCD)组合而成的水箱内水的动力效应对TDLCMD系统控制性能的影响;并提出运用优化动力方法对TDLCMD进行设置。算例分析表明:TDLCMD可取得与TMD相当,优于TLD、TLCD的控制效果;而运用优化动力方法设置的TDLCMD的控制性能明显优于普通方法,并使该阻尼器的安装更为适合于建筑物内部的使用空间。     

调谐双重液柱/质量阻尼器及其工程设置方法

为了设计调谐类阻尼器,基于结构物内部储水装置的多用途性,并结合调谐液柱/质量阻尼器(TLCMD)的经济性与实用性以及混合水箱装置(MTLDs)优越的减振控制性能,提出调谐双重液柱/质量阻尼器(TDLCMD)的概念。分析了由双重调谐液柱阻尼器(DTLCD)组合而成的水箱内水的动力效应对TDLCMD系统控制性能的影响;并提出运用优化动力方法对TDLCMD进行设置。算例分析表明:TDLCMD可取得与TMD相当,优于TLD、TLCD的控制效果;而运用优化动力方法设置的TDLCMD的控制性能明显优于普通方法,并为适应结构物内部使用空间要求提供了更为宽松的条件。     

调谐混合水箱/质量阻尼器及其工程设置方法

为充分利用结构物内部储水装置的经济性及实用性,调谐类阻尼器有更多样的设计.提出了调谐混合水箱/质量阻尼器(THMD)的概念.分析了由调谐液柱阻尼器(TLCD)与调谐液体阻尼器(TLD)组合而成的混合水箱内水的动力效应对THMD系统控制性能的影响;并提出运用最优动力方法对THMD进行设置.算例分析表明,THMD可取得与TMD相当,优于TLD、TLCD的控制效果;而运用最优动力方法设置的THMD的控制性能明显优于普通方法,并为适应结构物内部使用空间要求提供了更为宽松的条件.     

地震作用下高层建筑多重调谐质量阻尼器控制优化设计

通过多重调谐质量阻尼器(MTMD)系统参数的可能组合，得到了5种MTMD模型．基于结构受按振型——MTMD系统的力学模型，建立了设置这5种MTMD时结构的传递函数和动力放大系数统一表达式．于是5种MTMD的优化准则可统一定义为结构最大动力放大系数的最小值的最小化．基于MTMD的优化结果即最优频率间隔、最优平均阻尼比和最优调谐频率比，利用Wilson—θ法对一22层高层钢结构—MTMD系统进行了时程分析．分析中所用地震波分别为：EL—Centro地震波，Taft地震波，天津地震波和上海地震波．进而评价了5种MTMD的地震反应控制效果和冲程情况．研究表明，在高层钢结构建筑的MTMD地震反应控制中宜优先考虑MTMD(Ⅰ)和MTMD(Ⅴ)模型．     

TLCMD的动力分析

结构物的储水装置可被设计成调谐液柱/质量阻尼器(TLCMD),然而水柱由于晃动而产生的动力效应对整个调谐阻尼系统的结构控制效果有影响.鉴于此,提出用相位差分析的方法,同时考虑调谐液柱阻尼器(TLCD)与调谐质量阻尼器(TMD)共同作用的TLCMD系统的综合控制效应.通过数值模拟研究了不同水柱设计值的TLCMD系统在风振与地震激励下对结构的控制性能,对比了相应TMD、TLCD的控制效果,并对TLCMD的设置提出了建议.结果表明,TLCMD经优化设计后可取得与普通TMD相近的控制效果,优于TLCD.同时,TLCMD较TMD更经济,且更具实用价值.     

频率依赖性对黏弹性调谐质量阻尼器的影响

为了研究黏弹性材料频率依赖性对黏弹性调谐质量阻尼器控制性能的影响,引入了黏弹性材料的等效分数阶开尔文模型,建立了结构-黏弹性调谐质量阻尼器系统的动力方程.定义了储能模量和损耗因子的频率依赖性指标,分析了频率依赖性指标对受控结构和阻尼器动力响应的影响规律,通过数值算例验证了黏弹性调谐质量阻尼器良好的控制效果.结果表明:黏弹性材料储能模量的频率依赖性水平越高,黏弹性调谐质量阻尼器的控制效果越好,其自身的响应越小;损耗因子的频率依赖性水平对黏弹性调谐质量阻尼器控制效果影响较小,但其数值大小直接影响了黏弹性调谐质量阻尼器的最优频率比和控制效果.     

风荷载下伸臂桁架-ATMD组合系统最优伸臂桁架位置研究

基于虚拟激励法和最优控制理论,提出伸臂桁架-主动调谐质量阻尼器(ATMD)组合系统的风振最优控制模型。首先推导伸臂桁架主体结构与ATMD耦合后的控制运动微分方程组并基于虚拟激励法求解该方程组,发展新的伸臂桁架-ATMD组合系统数值简化模型。基于新提出的组合系统数值简化模型,应用固定点理论求解ATMD最优控制力,获得伸臂桁架-ATMD组合系统的最优控制力模型。将新提出的伸臂桁架-ATMD组合系统数值简化模型和最优控制力模型进行有效数值组合,构建该组合系统的整体最优控制模型。将本文提出的基于固定点理论的最优控制模型与基于线性二次规划方法的最优控制模型、被动最优控制模型和无控制模型进行对比分析。最后应用基于固定点理论的最优控制模型对伸臂桁架-ATMD组合系统的最优伸臂桁架位置进行单参数敏感性分析,研究最优伸臂桁架位置对不同结构影响因素的敏感性以及ATMD对不同类型伸臂桁架系统的抗风控制效果。研究结果表明：主体结构伸臂桁架系统类型不同,不同控制方案的作用效果不同,且主动控制方案对加速度响应的控制效果优于对位移响应的控制效果;与纯伸臂桁架系统相比,风荷载作用下主动调谐质量阻尼器对组合系统的最优伸...     

轻型墩桥梁结构被动控制研究

针对地震作用下轻型墩墩顶位移控制设计问题，提出采用多重调谐质量阻尼器（MTMD）对其位移进行控制，以降低对轻型墩的延性要求．首先将被控结构简化为单自由度体系，建立结构-MTMD系统力学模型和运动方程，分析MTMD各设计参数对动力放大系数的影响规律．在此基础上，针对某一轻型墩桥梁设计MTMD，进行不同地震波作用下的减震时程分析，并与调谐质量阻尼器（TMD）的振动控制效果进行比较．     

MTVMD对结构减震参数优化及偏离性分析

研究了MTVMD（multiple tuned viscous mass damper）对单自由度结构在简谐荷载作用下的参数优化设计及减震效果,分析了结构参数变动时系统的鲁棒性.以位移和加速度动力放大系数为优化目标,运用改进模式搜索法搜寻MTVMD最优参数.分析表明,增加质量比和子TVMD个数,MTVMD的减震性能增强,且结构参数变动时,系统鲁棒性增强.考虑阻尼器在实际工作状态时的参数可能会偏离最优参数,假定各子TVMD参数偏离服从正态分布,利用蒙特卡罗试验法对比分析了STVMD（single tuned viscous mass damper）和MTVMD自身参数最不利偏离状态时的减震有效性和可靠性.数值结果表明,STVMD的减震有效性和可靠性与子TVMD个数正相关,MTVMD则存在一个最优子TVMD个数使得减震有效性最佳;STVMD和MTVMD减震性能与参数最大偏离率负相关.     

基于TMD阻尼器高压电气设备地震响应及振动控制

变电站高压电气设备如互感器、断路器、隔离开关等,在维持电力系统的正常运行中起到了关键性作用。当发生地震灾害时,变电站中电瓷型电气设备最容易发生破坏,造成重大经济损失。利用数值分析方法,建立了典型高压电气设备的三维有限元模型,研究了典型SF6断路器的地震响应,同时分析并对比安装环形调谐质量阻尼器(简称TMD阻尼器),通过改变阻尼器阻尼系数及质量块质量,研究了安装环形TMD的振动控制效果。研究结果表明:在地震作用下,断路器边侧极柱顶端易产生较大位移,根部易产生较大应力,当安装TMD阻尼器时,随着阻尼器阻尼系数和质量块质量的变化,断路器位移、应力、加速度变化符合一定规律,并且当阻尼系数取0.05左右,质量比取主体结构质量的9.375%时,减震效果最佳。研究结果对指导高压电器设备的抗震设计提供有价值的参考。     

高层钢结构调频液体阻尼器抗震控制优化设计

将调频液体阻尼器简化为质量 -弹簧 -阻尼器系统 ,导出了高层钢结构 -单个和多个调频液体阻尼器系统 ( TLD/TL Ds/MTL D)的动力放大系数和减震系数 .据此并考虑钢结构的阻尼比 ,运用数值迭代寻优技术 ,得到了可供工程设计采用的设计参数 .同时就振型控制中主要敏感性参数对调频液体阻尼器设计参数的影响进行了研究 ,建议了单个和多个调频液体阻尼器系统本身及高层钢结构 - TL D/TLDs/MTLD系统抗震控制设计过程 .最后 ,用一个算例说明了调频液体阻尼器在高层钢结构抗震控制中的应用及其有效性 .     

近断层脉冲型地震动作用下黏滞阻尼器和双调谐质量阻尼器对曲线高墩刚构桥减震控制

为研究粘滞阻尼器(VD)和双调谐质量阻尼器(DTMD)对曲线高墩刚构桥的减震控制效果,基于OpenSees建立某曲线高墩刚构桥的非线性分析模型,选取三条近断层脉冲型地震动对其进行动力时程分析。分别探究了VD的阻尼系数和阻尼指数,以及DTMD的上下层结构的阻尼比、质量比、频率比等阻尼器参数对其在曲线高墩刚构桥中的减震效果影响规律。结果表明：在本文分析VD的阻尼系数、阻尼指数变化范围内,VD对曲线高墩刚构桥墩顶位移减震率在9.42%~15.28%范围内,近断层脉冲型地震动作用下粘滞阻尼器对曲线高墩刚构桥的减震效果不佳。设计较优的DTMD控制下曲线高墩刚构桥的结构内力减震效果在45%左右,结构位移加速度在55%~75%范围内,DTMD可用于曲线高墩刚构桥减震控制中。     

多重调谐质量阻尼器最优动力特性的趋势

多重调谐质量阻尼器（MTMD）是由频率呈线性分布的多个TMD所组成，刚度和阻尼保持常量但质量变化形成的MTMD模型能够提供更好的有效性和鲁棒性，文中揭示了这种MTMD模型最优动力特性的进一步趋势，数值结果表明，对于一个给定的总质量比，当MTMD的总数超过某一值时，其最优平均阻尼比趋近于零即导致近零最优平均阻尼比，近零最优平均阻尼比将使MTMD产生大的冲程，因此，MTMD的总数存在的上限，即最大允许的总数。     

桥梁用TMD的基本要求与电涡流TMD

总结了传统调谐质量阻尼器(TMD)在涡激振动控制中的工作性能，提出运用多重调谐质量阻尼器(MTMD)理论进行TMD设计，提高振动控制的鲁棒性；开发了电涡流阻尼器取代传统油阻尼器作为TMD的阻尼发生装置，延长TMD的疲劳寿命.利用遗传算法实现了MTMD的参数优化设计，与TMD的比较表明，MTMD在控制效率和鲁棒性方面具有更优越的综合性能.电涡流TMD在试验和实际工程中的成功应用表明电涡流TMD在桥梁振动控制领域具有广阔的应用前景.