MRD磁飽和性能試驗(yàn)及其對(duì)斜拉橋風(fēng)振控制.pdf

1、斜拉橋結(jié)構(gòu)，尤其是大跨度斜拉橋結(jié)構(gòu)柔性大、阻尼小，極易在強(qiáng)風(fēng)、地震等外部激勵(lì)下產(chǎn)生大幅振動(dòng)，這對(duì)橋梁的使用壽命和橋梁安全運(yùn)營(yíng)構(gòu)成極大威脅，風(fēng)振控制已成為斜拉橋研究方面亟待解決的問題之一。磁流變阻尼器由于阻尼力可調(diào)性好、響應(yīng)快、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注，已成為斜拉橋振動(dòng)控制的有效減振措施之一。而磁流變阻尼器由于本身的磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其采用的磁流變液等導(dǎo)磁材料等因素影響，致使阻尼器阻尼力動(dòng)態(tài)范圍和最大出力在電流（電壓）達(dá)到一定值時(shí)不再變化，即發(fā)

2、生磁飽和現(xiàn)象。這一問題需要深入研究，以便更好地探索磁流變阻尼器的減振性能。
　　 本文對(duì)多線圈剪切磁流變阻尼器磁飽和性能分別進(jìn)行了試驗(yàn)研究、理論分析和有限元模擬，提出了考慮磁飽和因素的磁流變阻尼器磁飽和力學(xué)模型，并將磁流變阻尼器用于Matlab編制的平面桿系斜拉橋有限元結(jié)構(gòu)中進(jìn)行風(fēng)振響應(yīng)控制。具體的研究?jī)?nèi)容和成果如下：
　　 1.通過多線圈剪切閥式磁流變阻尼器磁飽和性能試驗(yàn)，驗(yàn)證了磁流變阻尼器的磁飽和現(xiàn)象，確定了該阻尼器

3、進(jìn)入磁飽和狀態(tài)的電流區(qū)間為[1.8A，2.4A]。基于良好的磁飽和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)比分析得出阻尼器處于磁飽和狀態(tài)時(shí)，阻尼器的阻尼力、耗能能力與電流、位移幅值、頻率的關(guān)系規(guī)律；
　　 2.給出了簡(jiǎn)化磁路磁飽和問題的判定步驟，簡(jiǎn)單可行；指出磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，活塞直徑和缸筒厚度對(duì)阻尼器性能的影響?？紤]導(dǎo)磁材料非線性特性的磁路結(jié)構(gòu)有限元分析可有效地模擬、預(yù)測(cè)磁飽和現(xiàn)象的發(fā)生，因此，可以根據(jù)磁路有限元分析結(jié)果改進(jìn)或優(yōu)化磁路設(shè)計(jì)；
　　

4、3.提出的磁飽和力學(xué)模型模型參數(shù)意義明確，結(jié)合能量法進(jìn)行模型參數(shù)識(shí)別，識(shí)別過程易于程序操作；且該模型能較好地?cái)M合不同激勵(lì)工況下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，較為準(zhǔn)確地描述阻尼器的非線性飽和的電流控制特性及阻尼力對(duì)激勵(lì)位移幅值和頻率的依賴特性：
　　 4.編制了平面桿系斜拉橋有限元模型，模擬了斜拉橋的簡(jiǎn)化三維脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)，得到其風(fēng)振響應(yīng)，并運(yùn)用狀態(tài)空間法和基于LQR算法的LQR三態(tài)控制策略，實(shí)施磁流變阻尼器對(duì)斜拉橋的風(fēng)振控制，結(jié)果顯示磁流變阻尼器的LQ