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性,被認為是可應用于土木工程結(jié)構(gòu)控制最具前景的耗能減震裝置之一,受到國內(nèi)外學者的廣泛關注。本文系統(tǒng)研究新型MR阻尼器的結(jié)構(gòu)設計、原理改進、性能測試、力學模型以及基于新型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阻尼器的簡化設計方法。以磁路優(yōu)化原則為基礎,將磁路設計與結(jié)構(gòu)設計合為一

2、體,在得到阻尼器最優(yōu)設計參數(shù)的同時簡化了阻尼器的設計過程。研究表明,所建立的簡化設計方法簡便、有效、可靠,可作為剪切閥式MR阻尼器工程設計的一種實用方法。
　　 (2)研制了兩種新型MR阻尼器并建立了其阻尼力預估模型。改進傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式,設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、器阻尼力預估模型。研究表明,兩種新型MR阻尼器均很好地實現(xiàn)了設計意圖,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;所建立的阻尼力預估模型能較準確地預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,提出了改進的半主動中級開關控制算法和半主動三級控制算法以及修正的Clipped-optimal半主動開關控制算法,比較分析