磁流變阻尼器對高速列車通過簡支箱梁橋時(shí)的振動(dòng)控制研究.pdf

1、橋梁在我國高速鐵路占有很大比重，高速列車過橋時(shí)動(dòng)力響應(yīng)的課題研究已逐步提上日程。橋梁振動(dòng)控制作為一種智能主動(dòng)（或半主動(dòng)）的方法，基于控制系統(tǒng)和被控結(jié)構(gòu)的聯(lián)合作用來抵御外部的動(dòng)力輸入，從而有效地減小橋梁的動(dòng)力響應(yīng)，進(jìn)而提高行車的安全穩(wěn)定性。 近年來隨著智能材料的快速發(fā)展，磁流變阻尼器（MRD）作為一種新型的阻尼器受到廣泛的關(guān)注。它是一種通過實(shí)時(shí)改變磁流變閥中的磁場強(qiáng)度，來智能調(diào)節(jié)阻尼出力目的的智能裝置.與傳統(tǒng)的機(jī)械可調(diào)阻尼器相比減

2、少了閥門部分的機(jī)械裝置，其系統(tǒng)更加可靠.本文主要工作如下： 1）磁流變阻尼器的工作原理及其力學(xué)模型。系統(tǒng)的闡述了磁流變阻尼器幾種經(jīng)典的力學(xué)模型，本文采用其中能較準(zhǔn)確反映其力學(xué)性能的修正的現(xiàn)象模型。 2）車-橋-MRD耦合系統(tǒng)的建立。在選取了MRD的力學(xué)模型，并建立了橋梁有限元模型和具有兩個(gè)轉(zhuǎn)向架四個(gè)輪對的列車振動(dòng)分析模型、軌道不平順模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)虛功原理推導(dǎo)出車橋系統(tǒng)的動(dòng)力方程，此方程適用于作勻速運(yùn)動(dòng)的車輛與具有任意

3、軌道不平順函數(shù)、各種不同邊界條件的橋梁的耦合系統(tǒng)。 3）車-橋-MRD耦合系統(tǒng)的求解與程序?qū)崿F(xiàn)。本文基于Fortran95編制了較為通用的車-橋-MRD堅(jiān)向振動(dòng)分析程序和軌道不平順計(jì)算程序，該程序可進(jìn)行車-橋-MRD系統(tǒng)的動(dòng)力分析，適用于能夠用梁單元、桁架單元和索單元模擬的橋梁模型，適用于移動(dòng)荷載和可簡化為彈簧、阻尼器相連的多剛體模型的車輛模型，能夠?qū)崿F(xiàn)勻速車輛作用下的車橋系統(tǒng)的豎向響應(yīng)分析，也可考慮軌道不平順的影響，并在MRD

4、作用下分析其及其對車-橋系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)的影響。 4）磁流變阻尼器最優(yōu)控制力的求解。首先利用瞬時(shí)最優(yōu)主動(dòng)控制求解出結(jié)構(gòu)在外界激勵(lì)作用下的最優(yōu)控制力，然后利用本文探討的雙限值半主動(dòng)控制算法對最優(yōu)控制力進(jìn)行過濾，最終得出阻尼器當(dāng)前最優(yōu)出力。雙限值半主動(dòng)控制算法是建立在主動(dòng)控制理論基礎(chǔ)之上，再結(jié)合阻尼器的當(dāng)前狀態(tài)，在參數(shù)限值范圍內(nèi)計(jì)算出阻尼器的當(dāng)前最優(yōu)出力。 5）MRD對橋梁的減振效果分析。本文采用了一種新的MRD與錨索組成的減