鉛—磁流變復(fù)合阻尼器性能試驗及建筑結(jié)構(gòu)減震研究.pdf

1、磁流變阻尼半主動控制技術(shù)是結(jié)構(gòu)振動控制的重要內(nèi)容，它完美結(jié)合了被動控制技術(shù)與主動控制技術(shù)的優(yōu)點，既具有被動控制的可靠性，又能最大限度地接近主動控制的減振效果，并且在有效減小結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)的同時耗能極低，因此，國內(nèi)外越來越多的學(xué)者在此方面開展了研究，并取得了長足進展。然而關(guān)于磁流變阻尼半主動控制技術(shù)的研究，如新型磁流變阻尼器的研制、阻尼器試驗及數(shù)值模擬、力學(xué)模型、阻尼器受控結(jié)構(gòu)的彈塑性時程分析及阻尼器在受控結(jié)構(gòu)中的優(yōu)化等方面仍存在許多問題，

2、有待進一步研究完善。
　　本文在國家863高科技計劃項目(2009AA03Z106)和江蘇省科技支撐計劃項目(B12010069)等的資助下，采用試驗研究、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對鉛-磁流變復(fù)合阻尼器的力學(xué)性能、磁飽和性能、力學(xué)模型以及鉛-磁流變復(fù)合阻尼器受控結(jié)構(gòu)的減震和優(yōu)化開展了一系列研究，主要研究工作如下:
　　1)鉛-磁流變復(fù)合阻尼器的力學(xué)性能試驗和疲勞試驗
　　對研發(fā)的新型鉛-磁流變復(fù)合阻尼器在不同電

3、流、位移幅值和激勵頻率下進行了力學(xué)性能試驗和疲勞試驗;根據(jù)試驗數(shù)據(jù)繪制了阻尼器阻尼力-位移、阻尼力-速度曲線、耗能曲線和疲勞曲線;研究了阻尼器的力學(xué)性能和耗能性能隨電流、位移幅值和激勵頻率的變化規(guī)律，并分析了阻尼器的抗疲勞性能。
　　2)鉛-磁流變復(fù)合阻尼器的磁飽和性能試驗
　　在不同磁飽和電流、位移幅值和激勵頻率下對鉛-磁流變復(fù)合阻尼器進行了磁飽和性能試驗;研究了磁飽和狀態(tài)下阻尼器的力學(xué)性能和耗能性能隨電流、位移幅值和激勵

4、頻率的變化規(guī)律。
　　3)鉛-磁流變復(fù)合阻尼器的理論分析和數(shù)值模擬
　　分別采用理論公式和有限元分析方法對鉛-磁流變復(fù)合阻尼器進行了理論分析和數(shù)值模擬，并對阻尼器的阻尼力進行了計算;分別將理論公式計算結(jié)果、有限元分析結(jié)果和試驗結(jié)果進行了對比分析，驗證了采用理論公式和有限元法預(yù)測阻尼力的可行性。
　　4)鋁-磁流變復(fù)合阻尼器的力學(xué)模型
　　基于鉛-磁流變復(fù)合阻尼器的試驗結(jié)果和Michaelis-Menten方程，提

5、出了能描述阻尼器阻尼力-位移、阻尼力-速度曲線非線性滯回性能和磁飽和性能的力學(xué)模型——Michaelis-Menten模型;通過在不同電流、位移幅值和激勵頻率下將模型計算結(jié)果與試驗結(jié)果進行對比分析，驗證了Michaelis-Menten模型的精確性和有效性。
　　5)鉛-磁流變復(fù)合阻尼器受控結(jié)構(gòu)的彈塑性時程分析
　　基于桿系模型采用MATLAB軟件編制了未控和鉛-磁流變復(fù)合阻尼器受控結(jié)構(gòu)的彈塑性時程分析程序，其中結(jié)構(gòu)彈塑性桿

6、件假定為單分量模型并用三線型剛度退化模型模擬，鉛-磁流變復(fù)合阻尼器采用本文提出的力學(xué)模型代替;在地震荷載作用下分別對鉛-磁流變復(fù)合阻尼器受控結(jié)構(gòu)和未控結(jié)構(gòu)進行了彈塑性時程分析，并對有控和未控結(jié)構(gòu)的位移和加速度響應(yīng)、桿件的開裂及屈服情況進行了對比分析;研究了鉛-磁流變復(fù)合阻尼器對建筑結(jié)構(gòu)的減震效果。
　　6)鉛-磁流變復(fù)合阻尼器及其受控結(jié)構(gòu)的優(yōu)化
　　選取最大阻尼力和可調(diào)系數(shù)作為優(yōu)化目標對鉛-磁流變復(fù)合阻尼器的尺寸進行了優(yōu)化，

7、通過影響面分析研究了各參數(shù)對阻尼力和可調(diào)系數(shù)的影響;以撤掉阻尼器時受控結(jié)構(gòu)的最優(yōu)二次型性能指標損失量作為優(yōu)化目標，對鉛-磁流變復(fù)合阻尼器在結(jié)構(gòu)中的位置和數(shù)量進行了優(yōu)化。
　　本文的創(chuàng)新主要體現(xiàn)在:
　　1)揭示了新型半主動裝置鉛-磁流變復(fù)合阻尼器的力學(xué)性能、耗能性能和疲勞性能;
　　2)提出了能描述鉛-磁流變復(fù)合阻尼器阻尼力-位移、阻尼力-速度曲線非線性滯回性能和磁飽和性能的力學(xué)模型——Michaelis-Menten