智能預(yù)應(yīng)力技術(shù)研究.pdf

1、智能預(yù)應(yīng)力技術(shù)是在傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力技術(shù)基礎(chǔ)上的一次質(zhì)的飛躍，尤其為解決受彎構(gòu)件的微撓度控制和工程結(jié)構(gòu)的小應(yīng)力、小變形控制難題提供了新的重要途徑。 本文創(chuàng)新性的對智能預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)進行了相關(guān)的理論分析及試驗研究，為智能預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于工程實踐作了初步的探索，如下所述。 首先，在回顧預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)展歷史的基礎(chǔ)上，探索和闡述了智能預(yù)應(yīng)力技術(shù)的原理。通過介紹國內(nèi)外智能預(yù)應(yīng)力技術(shù)的研究現(xiàn)狀和本文的研究背景，展望了智能預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用前景。

2、 其次，進行了智能預(yù)應(yīng)力梁的非線性分析。運用能量法推導(dǎo)了縱張智能預(yù)應(yīng)力梁的控制微分方程，采用瑞利一里茲方法進行了近似求解，并結(jié)合一個數(shù)值算例說明了此類智能預(yù)應(yīng)力梁遞推計算的一般步驟。運用有限元法推導(dǎo)了橫張智能預(yù)應(yīng)力梁的控制方程，并對智能預(yù)應(yīng)力梁的設(shè)計變量及目標函數(shù)的選擇進行了分析，還介紹了優(yōu)化問題的三類搜索方法。 再次，進行了雙撐桿橫張智能預(yù)應(yīng)力梁的參數(shù)分析。運用ANSYS軟件計算分析了雙撐桿橫張智能預(yù)應(yīng)力簡支梁中智能伸縮桿

3、的布置方式、預(yù)應(yīng)力索的截面面積以及智能伸縮桿的頂升方式這三個因素對系統(tǒng)消耗的能量、智能伸縮桿的桿力和智能伸縮桿的伸長量這三個評價指標的影響，得出了相關(guān)結(jié)論及設(shè)計建議。針對參數(shù)分析中的模型進行了相應(yīng)的智能伸縮桿布置方式的優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果符合參數(shù)分析中得到的結(jié)論。針對雙撐桿橫張智能預(yù)應(yīng)力梁，運用ANSYS參數(shù)化設(shè)計語言APDL編制了基于耗能最小化的仿真程序，并對三種典型移動荷載作用下智能預(yù)應(yīng)力梁的撓度等變化量進行了仿真。 第四章，專門

4、開展了智能預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)實現(xiàn)方法的研究?？偨Y(jié)了實現(xiàn)智能預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)中傳感器、控制器和作動器這三部分硬件的現(xiàn)有技術(shù)，并針對智能預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)對比分析了各種器件的優(yōu)缺點，提出了相應(yīng)的設(shè)計建議。闡述了控制算法的發(fā)展，并針對智能預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)探索性地提出了一種復(fù)合智能控制算法思路。 接著，進行了智能預(yù)應(yīng)力梁的力學(xué)分析及模型試驗研究。運用結(jié)構(gòu)力學(xué)推導(dǎo)了單撐桿橫張智能預(yù)應(yīng)力梁的控制方程，進行了不考慮移動速度條件時的系統(tǒng)過程分析和考慮移動速度條件時的系統(tǒng)可

5、控性分析，得出了智能預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的荷載一速度可控區(qū)域圖，并利用MATTE，AB軟件進行了數(shù)值算例仿真。針對撓度控制目標，采用自研發(fā)的激光撓度限位計作為傳感器，設(shè)計制作了一個跨度為2m的智能預(yù)應(yīng)力橋梁模型，并通過靜載試驗和移動加載試驗，演示了智能預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的工作過程，探索了基于模擬控制信號的智能預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的可行性。 第六章，探索了智能預(yù)應(yīng)力在開啟橋中的應(yīng)用。介紹了作者發(fā)明的一種輕型立轉(zhuǎn)開啟橋的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)形式和新型開合方式，闡述了輔助開

6、合彈簧在其開合過程中的作用，并探討了結(jié)構(gòu)的振動解決方案。根據(jù)各類移動荷載作用下簡支梁的應(yīng)變變化規(guī)律，創(chuàng)新性地提出了輕型立轉(zhuǎn)開啟橋中智能斜拉索系統(tǒng)的自適應(yīng)模糊控制算法。針對輕型立轉(zhuǎn)開啟橋的兩種開合方式，研究了各自的力學(xué)模型，并進行了對比分析，同時通過一個算例說明了此類開啟橋的設(shè)計步驟。 第七章進行了輕型智能預(yù)應(yīng)力開啟橋試驗。針對應(yīng)變控制目標，采用電阻應(yīng)變片作為傳感器，設(shè)計制作了一個跨度為4m的輕型智能預(yù)應(yīng)力開啟橋模型，并對智能預(yù)應(yīng)