基于ER智能材料的結(jié)構(gòu)振動(dòng)半主動(dòng)控制及界限開關(guān)半主動(dòng)控制的理論與試驗(yàn)研究.pdf

1、摘要咱從美國學(xué)者Yao(1972)提出結(jié)構(gòu)控制以來，二十幾年中結(jié)構(gòu)控制理論得到了飛速的發(fā)展。從最初的被動(dòng)控制到主動(dòng)控制再到目前的研究熱點(diǎn)—半主動(dòng)控制，多學(xué)科的知識(shí)不斷匯入到傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)工程學(xué)科中，為結(jié)構(gòu)科學(xué)開辟了新的領(lǐng)域，找到了新的增長點(diǎn)。新的理論、技術(shù)、材料不斷涌現(xiàn)，顯示了結(jié)構(gòu)控制技術(shù)具有強(qiáng)大的生命力。電流變液是智能材料與結(jié)構(gòu)前沿領(lǐng)域中的一類重要的驅(qū)動(dòng)材料。由于它具有響應(yīng)時(shí)間短、能耗低、順逆可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)而倍受關(guān)注領(lǐng)域和上木工程結(jié)構(gòu)減振器領(lǐng)

2、域具有很大的應(yīng)用價(jià)值前，電流變液在機(jī)械文根據(jù)國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，對(duì)電流變液的性能、成分、本構(gòu)關(guān)系、阻尼器建模、設(shè)計(jì)、制作等幾個(gè)方面進(jìn)行了全面系統(tǒng)的分析在此基礎(chǔ)上提出了一種智能可控阻尼器振型半主動(dòng)控制算法。本文還從單自由度體系出發(fā)提出了一種基于界限開關(guān)控制律的層間相對(duì)位移界限值的最優(yōu)選取原則。經(jīng)計(jì)算機(jī)仿真證實(shí)了所選擇的二次型最優(yōu)指標(biāo)J的合理性，也證實(shí)了其存在最優(yōu)解。然后將此原則推廣到多自由度體系，并進(jìn)行了仿真計(jì)算。為了檢驗(yàn)本原則實(shí)際效果，本

3、文對(duì)試驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明了此原則的合理性和科學(xué)性。〔關(guān)鍵詞〕:智能材料、電流變液、電流變減振驅(qū)動(dòng)器、呵變阻r半主動(dòng)控制、界限開關(guān)控制律、層間位移限值、變剛度變阻尼系統(tǒng)第一章緒論第一章緒論雖1.1選題依據(jù)隨著社會(huì)的發(fā)展，諸如計(jì)算機(jī)、通訊、電力以及醫(yī)療等某些高、精、尖技術(shù)設(shè)備進(jìn)入建筑物，如何保證地震發(fā)生時(shí)這些技術(shù)設(shè)備能正常運(yùn)行而不致因建筑結(jié)構(gòu)反應(yīng)使其破壞，引發(fā)或加重次生災(zāi)害隨著建筑物高度的增加，如何保證結(jié)構(gòu)因地震或風(fēng)載作用引

4、起的震(振)動(dòng)搖晃不超過居住者所能承受的心理壓力在強(qiáng)烈地震作用下如何最大限度地確保結(jié)構(gòu)的安全，不致使人民生命財(cái)產(chǎn)遭受重大損失。這些都是結(jié)構(gòu)工程技術(shù)人員面臨的一個(gè)現(xiàn)實(shí)而重大的課題。按一般工程結(jié)構(gòu)抗震(抗風(fēng))設(shè)計(jì)規(guī)范，解決這些問題是比較困難的，因?yàn)榘船F(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)一般建筑而言，當(dāng)遭受相當(dāng)于基本烈度的地震干擾時(shí)，結(jié)構(gòu)即可能進(jìn)入彈塑性工作狀態(tài)，產(chǎn)生較大的位移。一個(gè)較為合理的辦法就是采用結(jié)構(gòu)反應(yīng)控制技術(shù)，使設(shè)計(jì)出的建筑物同時(shí)滿足上述的機(jī)能性

5、、居住性和安全性的要求。這是當(dāng)前在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方面，包括我國在內(nèi)的各國正在試驗(yàn)、開發(fā)、應(yīng)用并逐步發(fā)展起來的一條新途徑。自從美國學(xué)者Yao(1972)提出結(jié)構(gòu)控制以來，土木工程結(jié)構(gòu)的被動(dòng)耗能減振、主動(dòng)和半主動(dòng)控制的研究和應(yīng)用取得了很大的進(jìn)展，許多減振和控制裝置己經(jīng)在世界多幢結(jié)構(gòu)的風(fēng)振和地震反應(yīng)控制中得到應(yīng)用。結(jié)構(gòu)反應(yīng)控制原理及方法，與其他振源引起的振動(dòng)控制有許多共同之處，其中采用的一些方法，如設(shè)置耗能阻尼器，最早的應(yīng)用就是從機(jī)械工程開始的

6、，粘滯阻尼器在建筑工程中使用當(dāng)初，也只是為了解決超高層建筑在風(fēng)載作用下不致引起令人不適的晃動(dòng)。結(jié)構(gòu)反應(yīng)控制可以大致分為:被動(dòng)控制、主動(dòng)控制、半主動(dòng)控制、混合控制。其中，以半主動(dòng)控制技術(shù)最為有效可行。這種控制方法綜合了被動(dòng)控制技術(shù)和主動(dòng)控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，又克服了二者的局限性，適用范圍廣，可靠性高，代表了結(jié)構(gòu)控制技術(shù)的發(fā)展方向。近年來取得長足發(fā)展的具有能耗低、出力大、反應(yīng)速度快的智能材料，使上木結(jié)構(gòu)的主動(dòng)和半主動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)有了新的希望。目前，