针对地震和风振下结构的振动控制,提出了结构主被动复合调谐控制的策略,以及采用直线电机驱动主动质量阻尼器(active mass damper,简称AMD)、中空橡胶隔震支座作为调谐质量阻尼器(tune mass damper,简称TMD)弹性单元、滑轨作为TMD支撑...针对地震和风振下结构的振动控制,提出了结构主被动复合调谐控制的策略,以及采用直线电机驱动主动质量阻尼器(active mass damper,简称AMD)、中空橡胶隔震支座作为调谐质量阻尼器(tune mass damper,简称TMD)弹性单元、滑轨作为TMD支撑轨道的主被动复合调谐控制装置实现方法,进行了主被动复合调谐控制对结构动力响应控制的效果及减震机理分析,探讨了反馈响应向量对控制效果、AMD控制力和AMD位移的影响,完成了线性二次高斯算法(linear quadratic Gaussian,简称LQG)控制算法和H2/H∞控制算法时的主被动复合调谐控制结构振动台试验。研究结果表明:结构主被动复合调谐控制能有效减小结构的动力响应,改善TMD的性能;采用直线电机驱动的AMD作为主动控制装置,为防止AMD"飘移",AMD位移应作为目标向量和反馈响应;LQG控制算法总体控制效果优于H2/H∞控制算法。试验验证了提出的主被动复合调谐控制硬件系统方案的可行性,为工程应用提供了支撑。展开更多
针对水平和竖向地震作用下高层建筑结构的混合振动控制问题,研究调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)体系、隔震结构体系、隔震与TMD混合控制体系3种策略对水平与竖向地震共同作用下结构振动响应的减振效果。选取典型的20层钢结构Ben...针对水平和竖向地震作用下高层建筑结构的混合振动控制问题,研究调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)体系、隔震结构体系、隔震与TMD混合控制体系3种策略对水平与竖向地震共同作用下结构振动响应的减振效果。选取典型的20层钢结构Benchmark结构模型,利用ANSYS软件建立带有TMD和隔震层结构的有限元模型,比较了结构在水平地震单独作用下与水平和竖向地震共同作用下的振动响应。结果表明,水平方向上的振动响应无明显变化;竖直方向上,有控状态下的减振指标相对于无控状态出现了增大现象,尤其是层间隔震结构增大较为明显。研究成果可为高烈度区高层隔震结构设计提供参考。展开更多
为了探究钢混组合式塔架结构(混塔)在风载荷和地震波联合作用下的结构响应,建立了钢混组合式塔架的有限元模型,采用Davenport脉动风速谱,基于AR线性滤波法对脉动风速进行时程模拟;并基于结构所处的场地条件,对混塔进行相应的地震波时程...为了探究钢混组合式塔架结构(混塔)在风载荷和地震波联合作用下的结构响应,建立了钢混组合式塔架的有限元模型,采用Davenport脉动风速谱,基于AR线性滤波法对脉动风速进行时程模拟;并基于结构所处的场地条件,对混塔进行相应的地震波时程分析。在此基础上,采用基础隔震结构、单个调谐质量阻尼器(single tuned mass damper, STMD)和分布式多重调谐质量阻尼器(distributed multiple tuned mass damper, D-MTMDs)结构、以及隔震结构和D-MTMDs结构组合而成的混合控制结构等一系列控制方法对混塔的响应进行了控制,并采用了七种评价指标对各控制方法的优劣进行了相应的评估。计算结果表明,混合控制结构可以结合隔震结构和D-MTMDs结构的控制优点,不仅展现对风载响应的良好控制,也显示出对风载和地震波联合载荷响应优异的控制效果。展开更多
为解决混合主动调谐质量阻尼器(Hybrid Active Tuned Mass Dampers,HATMD)中小质量块有较大冲程的问题,提出了增强混合主动调谐质量阻尼器(Enhanced Hybrid Active Tuned Mass Dampers,EHATMD)。具体地说,是在受控结构与HATMD中的小质...为解决混合主动调谐质量阻尼器(Hybrid Active Tuned Mass Dampers,HATMD)中小质量块有较大冲程的问题,提出了增强混合主动调谐质量阻尼器(Enhanced Hybrid Active Tuned Mass Dampers,EHATMD)。具体地说,是在受控结构与HATMD中的小质量块之间设置一个连接阻尼器而构成EHATMD系统。在频域内,推导出结构-EHATMD系统的动力放大系数解析式,进而定义了EHATMD系统的最优化准则。使用遗传算法(Genetic Algorithm,GA),研究了连接阻尼比和正、负标准化加速度反馈增益系数对EHATMD(简称为正反馈EHATMD和负反馈EHATMD)最优参数和减振有效性以及大、小质量块冲程的影响行为。此外,为比较的目的,同时给出了正反馈HATMD和负反馈HATMD的GA优化结果。数值结果表明,EHATMD系统优于HATMD系统;而且,负反馈EHATMD是一种高性能的减振控制装置。展开更多
针对混合质量阻尼器(Hybrid Mass Damper,HMD)在结构减振控制中控制力输出和质量块冲程过大的问题,提出变阻尼混合质量阻尼器(Variable Damping Hybrid Mass Damper,VD-HMD)控制系统,在不降低控制效果的情况下减小控制力输出和降低质量...针对混合质量阻尼器(Hybrid Mass Damper,HMD)在结构减振控制中控制力输出和质量块冲程过大的问题,提出变阻尼混合质量阻尼器(Variable Damping Hybrid Mass Damper,VD-HMD)控制系统,在不降低控制效果的情况下减小控制力输出和降低质量块的冲程,并获得更好的控制效果。首先,建立VD-HMD控制系统的力学模型和运动方程;然后,利用一个设置有VD-HMD的单自由度模型作为研究对象,并将磁流变阻尼器作为变阻尼单元,进行数值分析;最后,论述VD-HMD控制系统的减振机理。仿真结果表明:VD-HMD系统有效解决控制装置的控制力输出和质量块的冲程过大的问题,并进一步提升控制效果,降低结构响应的效果更为优异。展开更多
针对泵站机组运行引起的供排水穿堤管道振动问题,该研究提出一种磁流变阻尼器(magnetorheological damper,MRD)-谐调质量阻尼器(tune mass damper,TMD)有机融合(magnetorheological-tune mass damper,MRTMD)的主被动混合控制体系。利用...针对泵站机组运行引起的供排水穿堤管道振动问题,该研究提出一种磁流变阻尼器(magnetorheological damper,MRD)-谐调质量阻尼器(tune mass damper,TMD)有机融合(magnetorheological-tune mass damper,MRTMD)的主被动混合控制体系。利用基于线性二次型(linear quadratic regulator,LQR)最优控制算法,以结构响应加速度取最小为目标函数,优化得到主被动混合振动控制体系相关参数,以提高减振效率和稳定性。通过模拟泵站运行荷载与冲击荷载激励下的结构动力响应控制效果分析,探讨混合控制装置输出阻尼力的鲁棒性和减振效果。将MRTMD应用于穿堤管道工程,从时频域角度分析了所提出的主被动混合控制体系减振效率与有效减振频带范围,结果表明:MRTMD对结构振动耗能能力强,减振频带范围广,效果优于单一的TMD和MRD控制;针对穿堤管道结构振动响应的控制效果良好,加速度响应减振效率达到37.56%~38.07%,位移响应减振效率达到40.23%~41.38%;对机组主轴转动引起的转频、倍频等机械振动均可有效减弱,特别是对水流冲击、叶轮内形成的轴向漩涡造成的中低振动频率减振效果显著。该方法可为穿堤管道结构减振控制提供参考,保障穿堤管道结构安全运行。展开更多
文摘针对地震和风振下结构的振动控制,提出了结构主被动复合调谐控制的策略,以及采用直线电机驱动主动质量阻尼器(active mass damper,简称AMD)、中空橡胶隔震支座作为调谐质量阻尼器(tune mass damper,简称TMD)弹性单元、滑轨作为TMD支撑轨道的主被动复合调谐控制装置实现方法,进行了主被动复合调谐控制对结构动力响应控制的效果及减震机理分析,探讨了反馈响应向量对控制效果、AMD控制力和AMD位移的影响,完成了线性二次高斯算法(linear quadratic Gaussian,简称LQG)控制算法和H2/H∞控制算法时的主被动复合调谐控制结构振动台试验。研究结果表明:结构主被动复合调谐控制能有效减小结构的动力响应,改善TMD的性能;采用直线电机驱动的AMD作为主动控制装置,为防止AMD"飘移",AMD位移应作为目标向量和反馈响应;LQG控制算法总体控制效果优于H2/H∞控制算法。试验验证了提出的主被动复合调谐控制硬件系统方案的可行性,为工程应用提供了支撑。
文摘针对水平和竖向地震作用下高层建筑结构的混合振动控制问题,研究调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)体系、隔震结构体系、隔震与TMD混合控制体系3种策略对水平与竖向地震共同作用下结构振动响应的减振效果。选取典型的20层钢结构Benchmark结构模型,利用ANSYS软件建立带有TMD和隔震层结构的有限元模型,比较了结构在水平地震单独作用下与水平和竖向地震共同作用下的振动响应。结果表明,水平方向上的振动响应无明显变化;竖直方向上,有控状态下的减振指标相对于无控状态出现了增大现象,尤其是层间隔震结构增大较为明显。研究成果可为高烈度区高层隔震结构设计提供参考。
文摘为了探究钢混组合式塔架结构(混塔)在风载荷和地震波联合作用下的结构响应,建立了钢混组合式塔架的有限元模型,采用Davenport脉动风速谱,基于AR线性滤波法对脉动风速进行时程模拟;并基于结构所处的场地条件,对混塔进行相应的地震波时程分析。在此基础上,采用基础隔震结构、单个调谐质量阻尼器(single tuned mass damper, STMD)和分布式多重调谐质量阻尼器(distributed multiple tuned mass damper, D-MTMDs)结构、以及隔震结构和D-MTMDs结构组合而成的混合控制结构等一系列控制方法对混塔的响应进行了控制,并采用了七种评价指标对各控制方法的优劣进行了相应的评估。计算结果表明,混合控制结构可以结合隔震结构和D-MTMDs结构的控制优点,不仅展现对风载响应的良好控制,也显示出对风载和地震波联合载荷响应优异的控制效果。
文摘为解决混合主动调谐质量阻尼器(Hybrid Active Tuned Mass Dampers,HATMD)中小质量块有较大冲程的问题,提出了增强混合主动调谐质量阻尼器(Enhanced Hybrid Active Tuned Mass Dampers,EHATMD)。具体地说,是在受控结构与HATMD中的小质量块之间设置一个连接阻尼器而构成EHATMD系统。在频域内,推导出结构-EHATMD系统的动力放大系数解析式,进而定义了EHATMD系统的最优化准则。使用遗传算法(Genetic Algorithm,GA),研究了连接阻尼比和正、负标准化加速度反馈增益系数对EHATMD(简称为正反馈EHATMD和负反馈EHATMD)最优参数和减振有效性以及大、小质量块冲程的影响行为。此外,为比较的目的,同时给出了正反馈HATMD和负反馈HATMD的GA优化结果。数值结果表明,EHATMD系统优于HATMD系统;而且,负反馈EHATMD是一种高性能的减振控制装置。
文摘针对混合质量阻尼器(Hybrid Mass Damper,HMD)在结构减振控制中控制力输出和质量块冲程过大的问题,提出变阻尼混合质量阻尼器(Variable Damping Hybrid Mass Damper,VD-HMD)控制系统,在不降低控制效果的情况下减小控制力输出和降低质量块的冲程,并获得更好的控制效果。首先,建立VD-HMD控制系统的力学模型和运动方程;然后,利用一个设置有VD-HMD的单自由度模型作为研究对象,并将磁流变阻尼器作为变阻尼单元,进行数值分析;最后,论述VD-HMD控制系统的减振机理。仿真结果表明:VD-HMD系统有效解决控制装置的控制力输出和质量块的冲程过大的问题,并进一步提升控制效果,降低结构响应的效果更为优异。
文摘针对泵站机组运行引起的供排水穿堤管道振动问题,该研究提出一种磁流变阻尼器(magnetorheological damper,MRD)-谐调质量阻尼器(tune mass damper,TMD)有机融合(magnetorheological-tune mass damper,MRTMD)的主被动混合控制体系。利用基于线性二次型(linear quadratic regulator,LQR)最优控制算法,以结构响应加速度取最小为目标函数,优化得到主被动混合振动控制体系相关参数,以提高减振效率和稳定性。通过模拟泵站运行荷载与冲击荷载激励下的结构动力响应控制效果分析,探讨混合控制装置输出阻尼力的鲁棒性和减振效果。将MRTMD应用于穿堤管道工程,从时频域角度分析了所提出的主被动混合控制体系减振效率与有效减振频带范围,结果表明:MRTMD对结构振动耗能能力强,减振频带范围广,效果优于单一的TMD和MRD控制;针对穿堤管道结构振动响应的控制效果良好,加速度响应减振效率达到37.56%~38.07%,位移响应减振效率达到40.23%~41.38%;对机组主轴转动引起的转频、倍频等机械振动均可有效减弱,特别是对水流冲击、叶轮内形成的轴向漩涡造成的中低振动频率减振效果显著。该方法可为穿堤管道结构减振控制提供参考,保障穿堤管道结构安全运行。
