基于压电纤维复合材料半主动干摩擦阻尼器的设计与实验研究 被引量：1

1

作者 范雨 陈杰波 +1 位作者 吴亚光 李琳 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期227-235,共9页

针对薄壁结构的振动问题,设计了一种铺设压电纤维复合材料(Macro-Fiber Composite,MFC)的波纹形柔性干摩擦阻尼器。介绍了波纹形半主动干摩擦阻尼器的结构形式和驱动原理。通过准静态试验探究了阻尼器在不同电压序列下输入电压与输出正... 针对薄壁结构的振动问题,设计了一种铺设压电纤维复合材料(Macro-Fiber Composite,MFC)的波纹形柔性干摩擦阻尼器。介绍了波纹形半主动干摩擦阻尼器的结构形式和驱动原理。通过准静态试验探究了阻尼器在不同电压序列下输入电压与输出正压力的关系,揭示了MFC驱动变形的迟滞非线性,并据此提出了局部线性化的驱动方案,规避了迟滞非线性给正压力控制带来的挑战。在此基础上,对安装上述阻尼器的悬臂梁结构开展了振动试验。结果表明,在设计工况下该阻尼器的减振效果良好,质量占比仅为5%的阻尼器即可使振动峰值下降79%;该半主动干摩擦阻尼器显著拓宽了有效工作范围,当振动水平为设计工况的9倍时,通过MFC驱动调控正压力,减振比例仍可保持在约75%,避免了阻尼效果的大幅衰减。 展开更多

关键词 薄壁结构 半主动振动控制 干摩擦阻尼器 压电纤维复合材料 机电耦合

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斜拉油气管桥压电变摩擦阻尼器的半主动智能减震控制

2

作者 代建波 梁旭豪 +1 位作者 汪浩 马静 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第34期14649-14657,共9页

斜拉油气管桥横向刚度低,振动特性复杂,在地震中可能发生严重的耦合破坏,影响油气输送管道及其斜拉管桥结构的安全性。围绕油气输送斜拉管桥结构的智能减震控制,研发了新型压电变摩擦阻尼器,进行了输出力性能试验,提出了斜拉油气管桥的... 斜拉油气管桥横向刚度低,振动特性复杂,在地震中可能发生严重的耦合破坏,影响油气输送管道及其斜拉管桥结构的安全性。围绕油气输送斜拉管桥结构的智能减震控制,研发了新型压电变摩擦阻尼器,进行了输出力性能试验,提出了斜拉油气管桥的半主动减震控制策略。基于工程实例,建立了斜拉管桥结构计算模型,探讨了减震控制策略实施的具体路径,并对斜拉油气管桥结构的压电智能半主动减震控制效果进行了分析。结果表明,压电变摩擦阻尼器输出力与驱动电压之间呈现较好的线性关系,建立的驱动电压-阻尼力本构模型可以用于斜拉管桥结构的减震控制,应用提出的LQR-Bang-Bang半主动智能控制方法和研发的压电变摩擦阻尼器可以高效地达到对斜拉管桥结构地震响应进行控制的目的,取得了较好的控制效果,可以供此类斜拉油气管桥的减震设计进行参考。 展开更多

关键词 斜拉油气管桥 压电变摩擦阻尼器 半主动 智能减震控制

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基于SMA-压电阻尼器的巨-子结构智能控制 被引量：5

3

作者 谭平 李森萍 +2 位作者 刘良坤 戴纳新 张颖 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2015年第4期78-85,共8页

针对巨-子结构体系,提出在巨-子结构间设置柔性隔震层,并增设一种SMA-压电复合智能阻尼器,形成巨-子结构智能控制体系,可有效改善巨-子结构的抗震安全性。介绍了SMA-压电阻尼器的工作原理与力学模型,建立了巨-子结构体系智能控制体系的... 针对巨-子结构体系,提出在巨-子结构间设置柔性隔震层,并增设一种SMA-压电复合智能阻尼器,形成巨-子结构智能控制体系,可有效改善巨-子结构的抗震安全性。介绍了SMA-压电阻尼器的工作原理与力学模型,建立了巨-子结构体系智能控制体系的分析模型,在此基础上构建了巨-子结构智能控制体系的运动方程。基于限界Hrovat最优控制算法和H2/LQG算法设计了巨-子结构智能控制体系的半主动控制器,进行了Simulink控制效果仿真分析,并与传统抗震,被动隔震,SMA-压电阻尼器的Passive-on、Passive-off控制和理论最优的主动隔震控制策略进行了系统的对比研究。仿真分析结果表明,SMA-压电阻尼器实施智能隔震控制时可兼顾主结构与子结构的控制效果,其控制效果与主动控制时接近,远优于被动控制策略。所提出的巨-子结构智能控制体系可望应用于实际工程中,并取得较好的经济和社会效益。 展开更多

关键词 巨-子结构 sma-压电阻尼器 控制策略 智能控制

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基于SMA-压电摩擦智能阻尼器的空间杆系结构优化控制 被引量：3

4

作者 王社良 黄鑫 展猛 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2016年第6期86-91,共6页

基于形状记忆合金(SMA)的超弹性特性和压电陶瓷(PZT)逆压电效应,设计了一种SMA-压电摩擦智能阻尼器。针对遗传算法局部搜索能力差,容易陷入早熟的缺陷,提出了一种改进的遗传算法,并以多模态控制性能指标作为优化准则,对一空间杆系结构... 基于形状记忆合金(SMA)的超弹性特性和压电陶瓷(PZT)逆压电效应,设计了一种SMA-压电摩擦智能阻尼器。针对遗传算法局部搜索能力差,容易陷入早熟的缺陷,提出了一种改进的遗传算法,并以多模态控制性能指标作为优化准则,对一空间杆系结构的阻尼器布置进行了优化分析。采用线性二次型最优控制(LQR)算法,选取4个阻尼器,分析了未改进和改进后的两种最优布置方案对结构地震反应的控制效果。结果表明,改进后的遗传算法有更好的收敛性,更强的寻优能力,能使阻尼器得到更优的布置位置;改进的遗传算法得到的阻尼器优化布置方案可以更加有效地降低结构的地震峰值反应。 展开更多

关键词 sma-压电摩擦智能阻尼器 遗传算法 多模态控制 优化分析 地震峰值反应

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压电材料智能摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振反应的半主动控制 被引量：35

5

作者 瞿伟廉 陈朝晖 徐幼麟 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2000年第1期94-99,共6页

压电材料是一种新型智能材料。本文将压电材料和被动摩擦阻尼器相结合设计出一种新型智能摩擦阻尼器，并采用基于经典最优控制理论的半主动控制策略对高耸钢塔结构风振反应的控制进行了研究，对国内即将兴建的第一高钢电视塔──合肥翡... 压电材料是一种新型智能材料。本文将压电材料和被动摩擦阻尼器相结合设计出一种新型智能摩擦阻尼器，并采用基于经典最优控制理论的半主动控制策略对高耸钢塔结构风振反应的控制进行了研究，对国内即将兴建的第一高钢电视塔──合肥翡翠电视塔进行了算例分析。为满足摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振控制的特殊需要、文中还建立了房耸钢塔结构的空间桁架有限元模型和串联多自由度体系模型，并在形成广义控制力作用位置矩阵和计算摩擦阻尼器两端的相对位移的过程中综合地运用了这两种力学模型。本文研究表明，压电材料智能摩擦阻尼器可以有效地抑制高耸钢塔结构的风振反应。 展开更多

关键词 压电材料 智能摩擦阻尼器 风振反应 钢塔结构

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SMA复合支座与磁流变阻尼器的双重隔震体系减震效果分析 被引量：1

6

作者 刘海卿 祝百茹 郭瑞琪 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第S2期177-181,共5页

为了进一步改善SMA复合支座在强震下的隔震效果,特别是当复合支座的水平剪切变形较大时,将SMA复合支座与磁流变阻尼器相结合,建立一种基于SMA复合支座与磁流变阻尼器的双重隔震体系及其力学模型,并与单纯的SMA复合支座隔震进行对比。仿... 为了进一步改善SMA复合支座在强震下的隔震效果,特别是当复合支座的水平剪切变形较大时,将SMA复合支座与磁流变阻尼器相结合,建立一种基于SMA复合支座与磁流变阻尼器的双重隔震体系及其力学模型,并与单纯的SMA复合支座隔震进行对比。仿真分析表明,该体系不仅能够大幅度地减小隔震层的水平侧移,有效地保护隔震装置,而且能使上部结构的层间位移与加速度反应得到有效的控制,从而提高隔震建筑的减震效果和可靠性。 展开更多

关键词 sma复合支座 磁流变阻尼器 双重隔震

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电流变液与压电陶瓷复合的自适应阻尼器设计和... 被引量：1

7

作者 唐宏 赵晓鹏 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 1998年第A11期24-26,29,共4页

设计制作了两种电流变液与压电陶瓷复合的自适应阻尼器，其特点是：压电陶瓷响应振动产生高电压，用这个高电压直接去激励固化阻尼器内的电流变液实现了阻尼的自动调节。随着振动频率，振幅的变化，电流变液的响应改变，形成对振动的自... 设计制作了两种电流变液与压电陶瓷复合的自适应阻尼器，其特点是：压电陶瓷响应振动产生高电压，用这个高电压直接去激励固化阻尼器内的电流变液实现了阻尼的自动调节。随着振动频率，振幅的变化，电流变液的响应改变，形成对振动的自适应控制。 展开更多

关键词 电流变液 压电陶瓷复合 自适应阻尼器 性能研究

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SMA-压电半主动混合阻尼器减震控制分析 被引量：3

8

作者 展猛 王社良 赵云 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2018年第4期24-30,共7页

将形状记忆合金(Shape memory alloy,简称"SMA")与压电摩擦阻尼器复合设计了一种半主动混合阻尼器,对SMA丝进行了材性试验,分析了循环圈数、加载速率和应变幅值对SMA丝力学性能的影响。基于试验数据,以速度方向和应变值作为... 将形状记忆合金(Shape memory alloy,简称"SMA")与压电摩擦阻尼器复合设计了一种半主动混合阻尼器,对SMA丝进行了材性试验,分析了循环圈数、加载速率和应变幅值对SMA丝力学性能的影响。基于试验数据,以速度方向和应变值作为神经元输入,建立了SMA的BP神经网络本构模型,并利用T-S模糊逻辑求解压电陶瓷驱动器输出电压,对1个2层的钢框架结构进行了无控、SMA被动控制和混合控制MATLAB仿真分析。结果表明:SMA的BP网络模型预测的应力误差大多集中在20 MPa以内,且误差较大点主要集中在加载的初始段和卸载的结束段等数值较小的点,BP神经网络能够较好地预测SMA丝的本构曲线。相比SMA被动控制,混合阻尼器可以更加有效地降低结构的动力反应。 展开更多

关键词 sma 压电陶瓷 混合阻尼器 神经网络 MATLAB仿真

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新型压电变摩擦阻尼器的研发与性能试验 被引量：8

9

作者 戴纳新 谭平 周福霖 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2013年第3期205-214,共10页

本文采用商用标准件叠层压电驱动器和圆形摩擦盘,研发了能提供水平任一方向可调摩擦阻尼力的新型压电变摩擦阻尼器,能与圆形隔震垫协同工作复合而成智能隔震系统。文中首先提出了新型压电阻尼器的基本结构,制作了试验室比例的模型;其次... 本文采用商用标准件叠层压电驱动器和圆形摩擦盘,研发了能提供水平任一方向可调摩擦阻尼力的新型压电变摩擦阻尼器,能与圆形隔震垫协同工作复合而成智能隔震系统。文中首先提出了新型压电阻尼器的基本结构,制作了试验室比例的模型;其次针对压电驱动器变形在微米数量级的特点和约束钢架的刚度特性,提出了基于有限元分析的形状系数和可调正压力计算方法。并用约束钢架变形试验验证了有限元分析的正确性;最后通过阻尼器性能试验提出了连续型的阻尼力计算模型,一种适合于实际工程应用的摩擦阻尼力模型。提出的新型压电摩擦阻尼器构造简单,阻尼力调节方便,响应速度快,特别是便于进一步增大阻尼力调节倍数,能够较大地推动压电阻尼器实用化进程。 展开更多

关键词 叠层压电驱动器 压电变摩擦阻尼器 阻尼器性能试验 智能隔震.

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智能压电复合结构的有限元建模与位置优化 被引量：1

10

作者 郭中阳 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期528-532,共5页

针对压电复合薄板结构,提出一种新的有限元建模方法。在经典五自由度壳单元基础上,结合压电本构方程,利用多层板分析理论,构建了一种新的压电shell单元。采用该单元建模与采用现有商业软件实体压电单元建模相比,网格数量和自由度都大大... 针对压电复合薄板结构,提出一种新的有限元建模方法。在经典五自由度壳单元基础上,结合压电本构方程,利用多层板分析理论,构建了一种新的压电shell单元。采用该单元建模与采用现有商业软件实体压电单元建模相比,网格数量和自由度都大大降低。利用该单元对压电复合结构进行建模,在系统可观性Gramian矩阵特征值的基础上,提出一种描述系统可控性能的指标,并以该指标构建适应度函数,利用遗传算法优化压电片的分布。按照优化结果进行布置,通过适当的激励,可以对结构各阶模态进行有效控制。 展开更多

关键词 压电作动器 智能复合结构 位置优化 遗传算法

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多层建筑结构水平剪扭-竖向地震反应的智能复合隔震控制 被引量：29

11

作者 瞿伟廉 周强 +2 位作者 苏经宇 苏幼坡 陈波 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2003年第5期187-195,共9页

本文在提出了"碟形弹簧-橡胶隔震垫"和MR阻尼器组合而成的智能复合隔震系统的基础上,建立了智能复合隔震系统对多层建筑结构"水平剪扭-竖向"地震反应控制的设计计算方法。提出了智能复合隔震系统对建筑结构水平地... 本文在提出了"碟形弹簧-橡胶隔震垫"和MR阻尼器组合而成的智能复合隔震系统的基础上,建立了智能复合隔震系统对多层建筑结构"水平剪扭-竖向"地震反应控制的设计计算方法。提出了智能复合隔震系统对建筑结构水平地震反应的模糊半主动控制策略和对建筑结构竖向地震反应的被动控制方法。以一个五层框架结构为例进行了仿真分析。分析结果表明,本文提出的智能复合隔震系统是一种十分简单和有效的隔震系统。它可克服建筑结构常规隔震系统的两个主要缺点,有效地抑制多层建筑结构的多维地震反应。 展开更多

关键词 碟形弹簧 橡胶隔震垫 MR阻尼器 智能复合隔震系统 水平剪扭-竖向 地震反应控制

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压电摩擦阻尼隔震结构地震响应及控制分析 被引量：11

12

作者 胡卫兵 王骏涛 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期79-83,共5页

将压电摩擦阻尼器与叠层橡胶垫组成智能隔震系统,并将其应用于一实例当中,以LQR控制算法作为此套系统的控制算法。应用MATLAB语言编制时程分析程序进行模拟地震情况下上部结构的反应,并与非隔震结构及被动隔震结构进行了对比,验证了这... 将压电摩擦阻尼器与叠层橡胶垫组成智能隔震系统,并将其应用于一实例当中,以LQR控制算法作为此套系统的控制算法。应用MATLAB语言编制时程分析程序进行模拟地震情况下上部结构的反应,并与非隔震结构及被动隔震结构进行了对比,验证了这套隔震系统的隔震效果。通过分析,文中提出的这套隔震系统能够大大减小地震作用对结构的破坏,在减小层间位移的同时,大大的减小上部结构的最大加速度,同时由于其阻尼力可调的特性,使得这套系统无论是常遇地震还是罕遇地震都能发挥很好的控震效果。 展开更多

关键词 压电摩擦阻尼器 振动控制 基础隔震 智能隔震

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巨-子结构智能隔震体系抗震性能研究 被引量：1

13

作者 李祥秀 李小军 +2 位作者 刘爱文 谭平 贺秋梅 《震灾防御技术》 CSCD 北大核心 2017年第1期157-165,共9页

针对巨-子结构隔震体系,在隔震层处或子结构顶部与主结构连接处,施加SMA-压电智能复合阻尼器,从而形成巨-子结构智能隔震体系。本文通过限界Hrovat最优控制算法设计了巨-子结构智能隔震体系的半主动控制器,在此基础上,对巨-子结构智能... 针对巨-子结构隔震体系,在隔震层处或子结构顶部与主结构连接处,施加SMA-压电智能复合阻尼器,从而形成巨-子结构智能隔震体系。本文通过限界Hrovat最优控制算法设计了巨-子结构智能隔震体系的半主动控制器,在此基础上,对巨-子结构智能隔震体系进行了Simulink控制效果仿真分析,同时比较了控制装置安装位置的不同对结构控制效果的影响,并与普通隔震结构的减震效果进行了对比。研究结果表明,智能隔震控制1(隔震层加控制装置)和智能隔震控制2(子结构顶部加控制装置)2种控制方案在控制结构的位移方面效果相差不大。总体而言,智能隔震控制2对于控制子结构单元顶部的绝对加速度效果更为显著,但是相对于普通隔震而言,特别是在控制隔震层位移方面2种方案都具有较好的控制效果。实施智能控制可以有效改善巨-子结构被动控制体系的抗震性能,并能降低隔震结构在遭受强震时由于隔震层出现过大位移导致结构倾覆的危险。 展开更多

关键词 巨-子结构隔震体系 sma.压电智能复合阻尼器 智能控制 减震效果

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基于LaRC-MFC致动器的振动主动控制 被引量：5

14

作者 盛贤君 王爱武 杨睿 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2010年第4期568-570,共3页

针对传统压电致动器具有制造困难、易碎、效率低等缺点,该文结合压电智能材料发展的最新趋势,使用由美国航空航天局兰利研究中心(LaRC)研发的新型压电智能材料——条状压电复合纤维(MFC)作为致动器,以柔性悬臂梁为控制对象,研究了振动... 针对传统压电致动器具有制造困难、易碎、效率低等缺点,该文结合压电智能材料发展的最新趋势,使用由美国航空航天局兰利研究中心(LaRC)研发的新型压电智能材料——条状压电复合纤维(MFC)作为致动器,以柔性悬臂梁为控制对象,研究了振动主动控制问题。结合LaRC-MFC致动器的研究现状,该文以实验测量所设定的驱动电压对应的压电智能梁的位移数据作为基础,通过数值插值算法分析了致动器与悬臂梁的耦合关系;并采用正位反馈控制(PPF)策略对这种新型的控制结构进行了试验研究。实验结果表明,条状压电复合纤维具有良好的致动效能;采用提出的振动主动控制结构,抑振效果明显。 展开更多

关键词 压电智能致动器 条状压电复合纤维(MFC) 振动主动控制 正位反馈控制

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PZT-IPN阻尼材料的研究进展 被引量：1

15

作者 刘巧宾 卢秀萍 《应用化工》 CAS CSCD 2007年第6期606-608,共3页

综述了聚合物基压电智能阻尼材料的阻尼机理。并详细分析介绍了聚合物基IPN压电阻尼材料的设计原理及阻尼效果,对未来的发展趋势做出了展望。

关键词 IPN压电阻尼材料 复合阻尼 聚合物基压电智能阻尼 阻尼机理

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