智能預應力技術研究.pdf

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

2、 其次，進行了智能預應力梁的非線性分析。運用能量法推導了縱張智能預應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應力梁遞推計算的一般步驟。運用有限元法推導了橫張智能預應力梁的控制方程，并對智能預應力梁的設計變量及目標函數(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應力梁的參數(shù)分析。運用ANSYS軟件計算分析了雙撐桿橫張智能預應力簡支梁中智能伸縮桿

3、的布置方式、預應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，得出了相關結(jié)論及設計建議。針對參數(shù)分析中的模型進行了相應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應力梁，運用ANSYS參數(shù)化設計語言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應力梁的撓度等變化量進行了仿真。 第四章，專門

4、開展了智能預應力系統(tǒng)實現(xiàn)方法的研究?？偨Y(jié)了實現(xiàn)智能預應力系統(tǒng)中傳感器、控制器和作動器這三部分硬件的現(xiàn)有技術，并針對智能預應力系統(tǒng)對比分析了各種器件的優(yōu)缺點，提出了相應的設計建議。闡述了控制算法的發(fā)展，并針對智能預應力系統(tǒng)探索性地提出了一種復合智能控制算法思路。 接著，進行了智能預應力梁的力學分析及模型試驗研究。運用結(jié)構力學推導了單撐桿橫張智能預應力梁的控制方程，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，得出了智能預應力系統(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，設計制作了一個跨度為2m的智能預應力橋梁模型，并通過靜載試驗和移動加載試驗，演示了智能預應力系統(tǒng)的工作過程，探索了基于模擬控制信號的智能預應力系統(tǒng)的可行性。 第六章，探索了智能預應力在開啟橋中的應用。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)構的振動解決方案。根據(jù)各類移動荷載作用下簡支梁的應變變化規(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計步驟。 第七章進行了輕型智能預應力開啟橋試驗。針對應變控制目標，采用電阻應變片作為傳感器，設計制作了一個跨度為4m的輕型智能預應力開啟橋模型，并對智能預應