單層網(wǎng)殼結構振動主動控制有限元分析與試驗研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展，網(wǎng)殼結構的應用越來越廣泛，但是在地震和風荷載作用下大跨結構的振動控制問題越來越突出與緊迫。壓電材料具有正逆壓電效應，可作為傳感器和驅動器。在大跨空間鋼結構中如何充分利用壓電材料的壓電效應進行主動控制已成為重要的研究熱點。本文以網(wǎng)殼結構壓電主動控制為目的，以壓電主動控制桿件為研究對象，采用數(shù)值分析和試驗研究的方法，進行了單層網(wǎng)殼結構有限元分析和模擬地震振動臺試驗研究，其主要研究工作如下：
　　 (1)應用有限元軟件

2、ANSYS12.0對9種單層凱威特網(wǎng)殼結構(跨度分別為30m，40m，50m；矢跨比為1：3，1：4，1：5)進行了有限元分析，推導了地震波量化處理的傅里葉變換，建立了定量分析計算模型，分析了在EL—centro波、Taft波和蘭州波三種地震波水平作用方向下的54種工況，得到了在地震作用下結構的振動響應規(guī)律和動力特性。
　　 (2)設計制作了一種主動桿件壓電驅動器，獲得了相應發(fā)明型實用型專利。本文通過對8根主動桿件壓電驅動進行動

3、態(tài)和驅動性能試驗，研究了壓電驅動器振動頻率，探討了影響驅動器性能的主要因素，分析了驅動電壓與驅動力之間的增益關系。試驗分析結果表明，壓電驅動器振動頻率為5～50HZ，驅動電壓與驅動力增益為線性關系，可應用于土木工程結構的地震響應主動控制。
　　 (3)對含壓電主動桿件的網(wǎng)殼結構進行了主動控制策略分析，推導了壓電主動桿件的有限元方程，建立了含有壓電主動桿件的單層凱威特網(wǎng)殼結構的有限元方程，引入了獨立模態(tài)控制算法。結果表明，模態(tài)控制

4、方法適用于網(wǎng)殼結構的壓電主動控制。
　　 (4)設計并制作了含有壓電主動桿件的單層K6型凱威特網(wǎng)殼模型結構，并進行了58種有控和無控工況數(shù)值分析和模擬地震振動臺試驗研究，對比分析了單層網(wǎng)殼結構主動控制的數(shù)值模擬和試驗研究結果，探討了壓電主動桿件控制效果的主要影響因素。結果表明，壓電主動桿件驅動器能有效抑制網(wǎng)殼結構的振動響應。通過本文研究表明，在土木工程中，充分利用壓電材料優(yōu)越的材料性能，在空間鋼結構中合理應用主動控制策略，并利用