新型磁流變阻尼器及大跨度空間結(jié)構(gòu)半主動控制體系研究.pdf

1、磁流變(MR)阻尼器作為一種半主動控制裝置,兼具被動控制裝置的穩(wěn)定性和主動控制裝置的適應(yīng)性,被認(rèn)為是可應(yīng)用于土木工程結(jié)構(gòu)控制最具前景的耗能減震裝置之一,受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。本文系統(tǒng)研究新型MR阻尼器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、原理改進(jìn)、性能測試、力學(xué)模型以及基于新型MR阻尼器的大跨度空間結(jié)構(gòu)半主動控制體系,主要研究工作與創(chuàng)新成果如下:
　　 (1)建立了一種剪切閥式MR阻尼器的簡化設(shè)計方法。以磁路優(yōu)化原則為基礎(chǔ),將磁路設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計合為一

2、體,在得到阻尼器最優(yōu)設(shè)計參數(shù)的同時簡化了阻尼器的設(shè)計過程。研究表明,所建立的簡化設(shè)計方法簡便、有效、可靠,可作為剪切閥式MR阻尼器工程設(shè)計的一種實用方法。
　　 (2)研制了兩種新型MR阻尼器并建立了其阻尼力預(yù)估模型。改進(jìn)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式,設(shè)計制作了阻尼力雙向調(diào)節(jié)和全通道有效兩種新型MR阻尼器,通過阻尼通道處磁場分布測試及阻尼器力學(xué)性能試驗,研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)及磁場分布對阻尼器力學(xué)性能的影響,通過磁路有限元分析并結(jié)合試驗數(shù)據(jù),建立了阻尼

3、器阻尼力預(yù)估模型。研究表明,兩種新型MR阻尼器均很好地實現(xiàn)了設(shè)計意圖,阻尼力雙向調(diào)節(jié)MR阻尼器在零電流狀態(tài)下能實現(xiàn)中等出力,有效保證了其故障安全性能;全通道有效MR阻尼器的最大阻尼力提高一倍以上,阻尼力調(diào)節(jié)系數(shù)提高70％以上;所建立的阻尼力預(yù)估模型能較準(zhǔn)確地預(yù)估阻尼器的實際阻尼力。
　　 (3)建立了新型MR阻尼器的動力滯回模型?；贚ogistic函數(shù)和Gompertz函數(shù),建立了新型MR阻尼器的兩種動力滯回模型,識別了所研制

4、的兩種新型MR阻尼器的模型參數(shù)。研究表明,所建立的兩種動力滯回模型的函數(shù)形式簡單,且對新型MR阻尼器力學(xué)性能的識別精度較高。
　　 (4)建立了基于新型MR阻尼器的大跨度空間結(jié)構(gòu)半主動控制體系。針對一體育館屋蓋結(jié)構(gòu),建立了應(yīng)用阻尼力雙向調(diào)節(jié)MR阻尼器的大跨度空間結(jié)構(gòu)半主動控制體系,基于阻尼器的三狀態(tài)出力特性,提出了改進(jìn)的半主動中級開關(guān)控制算法和半主動三級控制算法以及修正的Clipped-optimal半主動開關(guān)控制算法,比較分析