雙層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的壓電摩擦阻尼器減振控制研究.pdf

1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是一種形式優(yōu)雅、造型美觀的大跨度結(jié)構(gòu)，已在世界各地廣為修建。在空間利用方面，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的特點逐漸趨向于更高、更大以及內(nèi)部構(gòu)造更完善。大跨空間結(jié)構(gòu)通常較柔，阻尼比較低，在強烈地震和強風(fēng)等動力載荷作用下會發(fā)生較大的振動，影響結(jié)構(gòu)的正常使用及安全。因此，為了確保結(jié)構(gòu)安全、提高結(jié)構(gòu)性能，網(wǎng)殼減振控制正面臨著新的挑戰(zhàn)。而振動控制方法正受到廣泛關(guān)注，它通過增加結(jié)構(gòu)阻尼的方式實現(xiàn)減振控制，以使結(jié)構(gòu)達到更高的性能。摩擦阻尼器作為一種性能良好的減振

2、裝置被廣泛應(yīng)用于工程實踐中，為了提高其性能，半主動控制的概念被引入到阻尼器的設(shè)計中。其中，壓電摩擦阻尼器就是結(jié)合了壓電陶瓷驅(qū)動器和摩擦阻尼器各自的優(yōu)點，能夠?qū)崟r控制阻尼替換桿件的控制力，實現(xiàn)半主動控制。
　　借鑒以往摩擦阻尼器的制造經(jīng)驗，本文設(shè)計了一種壓電摩擦阻尼桿式構(gòu)件，并對該阻尼器的力學(xué)性能和影響參數(shù)進行了分析，確定了該桿式壓電摩擦阻尼器的基本構(gòu)造和力學(xué)模型。鑒于推導(dǎo)出的力學(xué)模型，本文進行了簡化的修正的Bouc-wen模型參數(shù)

3、影響分析，得到了每個參數(shù)分別對模型滯回曲線的影響特點，進而對壓電摩擦阻尼桿件擬摩擦型與擬粘滯型恢復(fù)力進行模擬。然后，應(yīng)用該修正的Bouc-wen模型對算例進行地震反應(yīng)分析，得知用該力學(xué)模型模擬的阻尼器具有良好的減震效果。
　　本文建立了四角錐型雙層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)模型，并對沒有加阻尼桿件和設(shè)有阻尼桿件的球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進行了自振分析，以了解兩種結(jié)構(gòu)的自振特性規(guī)律，進而用時程分析法對沒有加阻尼桿件和設(shè)有阻尼桿件的球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進行了三向地震作

4、用下的響應(yīng)分析，通過兩者的對比，研究無控結(jié)構(gòu)和有控結(jié)構(gòu)自振特性變化及在地震作用下的動力響應(yīng)。研究表明，阻尼器能顯著地降低有控結(jié)構(gòu)的各種響應(yīng)，起到減振作用。
　　為了較為系統(tǒng)地了解壓電摩擦阻尼替換桿件的雙層球面網(wǎng)殼的動力特性，本文進行了參數(shù)化分析。對于壓電摩擦阻尼替換桿件的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，本文主要研究了阻尼桿件剛度、地震加速度峰值、地震作用、等效阻尼比和初始缺陷對結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響。研究結(jié)果表明:選取合適的阻尼桿件剛度，有利于發(fā)揮阻尼器的耗能

5、性能;地震加速度峰值對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)響應(yīng)的控制效果影響不大;在地震荷載作用下，NOR波作用對結(jié)構(gòu)最為不利;隨著等效阻尼系數(shù)的增大，減振效果也隨之提高;初始缺陷對結(jié)構(gòu)的影響不容忽視。
　　雖然智能阻尼替換桿式構(gòu)件控制方法是一種有效的減震控制方法，但目前尚處于起步階段，離廣泛的實際應(yīng)用還有很大的距離。以后的工作中，在本文簡化參數(shù)影響分析基礎(chǔ)上，應(yīng)該對本文所設(shè)計阻尼器力學(xué)模型進行更加嚴謹?shù)男拚腂ouc-wen模型參數(shù)識別，并要擴大減振影響參