学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于SMA拉索的梁桥多维振动控制方法

作　者: 程方杰
导　师: 刘爱荣
学　校: 广州大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 梁桥形状记忆合金振动控制阻尼解析解模型试验有限元
分类号: U441.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 14次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着桥梁结构跨度和宽度的不断增加，探讨桥梁结构动力安全性变得越来越重要。传统方法是依靠提高强度和刚度来增强结构的抗力，以满足结构的安全性、适用性以及舒适性等要求，这无疑会大幅度地增加建设成本。故目前工程界迫切需要寻找一种经济实用、效果显著且不依靠外界能源的新的结构控制理论和方法用于指导设计。基于此需求，本文完成了以下研究：（1）提出了基于形状记忆合金（SMA）的桥梁减振方法。基于NiTi形状记忆合金伪弹性、高耗能、大阻尼、抗疲劳、耐腐蚀等特性，提出了抑制梁桥的横向扭转、竖弯和纵向振动等多维振动方法；（2）有限元数值分析。利用有限元数值方法建立了安装形状记忆合金拉索前后的简支梁桥有限元对比计算分析模型；进行了其特征值的对比分析以及车辆偏载和地震荷载作用下的减振效果验证校核；（3）理论计算分析。推导了基于形状记忆合金拉索的的简支梁桥的弯曲自由振动和扭转自由振动计算公式以及匀速常量力和简谐力作用下的弯曲振动和扭转振动计算公式；（4）模型试验研究。设计和制作了基于形状记忆合金拉索的简支梁试验模型；测试了安装SMA拉索前后梁体自由振动振型以及车辆荷载作用下梁体竖弯振动和扭转振动位移响应；验证了安装SMA拉索对梁桥的竖向弯曲自由振动和扭转自由振动以及车辆荷载作用下的竖向弯曲振动和扭转振动的抑制作用；（5）模型试验数据、理论计算结果和有限元数值解的对比分析。进行了有限元数值解、推导的理论计算值和梁桥试验模型结果三者的比较分析，总结了安装形状记忆合金拉索对简支梁桥的竖向位移、纵向位移和横向扭转位移起到一定的抑制作用。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-8
目录  8-11
Contents  11-14
第一章绪论  14-23
  1.1 研究的目的与意义  14-15
  1.2 振动控制理论概念  15-16
  1.3 形状记忆合金  16-20
    1.3.1 形状记忆合金研究概况  16
    1.3.2 形状记忆合金特性  16-17
    1.3.3 形状记忆合金本构模型  17-18
    1.3.4 形状记忆合金特性影响因素  18-20
  1.4 形状记忆合金在桥梁结构振动控制中的研究现状  20-22
    1.4.1 形状记忆合金在桥梁结构被动控制中的应用研究  20-21
    1.4.2 形状记忆合金在桥梁结构主动控制中的应用研究  21-22
  1.5 本文研究主要内容  22-23
第二章基于SMA的梁桥减振设计  23-32
  2.1 引言  23
  2.2 SMA 减振方法思路及原理  23-27
    2.2.1 SMA 材料的选取  23-24
    2.2.2 设计思路  24
    2.2.3 构造设计  24-27
    2.2.4 工作原理  27
  2.3 基于SMA 拉索的梁桥减振方法的设计与制作  27-30
    2.3.1 设计  27-30
    2.3.2 制作与安装  30
  2.4 功能特点  30-31
  2.5 本章小结  31-32
第三章基于SMA的梁桥减振方法有限元对比计算  32-41
  3.1 引言  32
  3.2 有限元分析思路  32
  3.3 对比计算模型  32-33
  3.4 有限元软件计算结果  33-40
    3.4.1 特征值对比分析  33-34
    3.4.2 车辆偏载作用下对比分析  34-39
    3.4.3 地震作用下对比分析  39-40
  3.5 本章小结  40-41
第四章基于SMA的梁桥减振方法理论研究  41-54
  4.1 引言  41
  4.2 计算方法、思路  41-42
  4.3 阻尼参数的确定  42-43
  4.4 竖向弯曲减振理论研究  43-48
    4.4.1 安装 SMA 拉索的梁桥弯曲自由振动理论公式  44-45
    4.4.2 匀速移动常量力作用下的弯曲振动理论公式推导  45-47
    4.4.3 匀速移动简谐力作用下的弯曲振动理论公式推导  47-48
  4.5 横向扭转减振理论研究  48-53
    4.5.1 安装 SMA 拉索的梁桥扭转自由振动理论公式  49-51
    4.5.2 匀速移动常量力（偏载）作用下的扭转振动理论公式推导  51-52
    4.5.3 匀速移动简谐力（偏载）作用下的扭转振动理论公式推导  52-53
  4.6 本章小结  53-54
第五章基于SMA的梁桥减振方法试验研究  54-66
  5.1 引言  54
  5.2 试验概况  54-58
    5.2.1 SMA 丝的选择  54-55
    5.2.2 试验模型  55-56
    5.2.3 测点布置及测量内容  56-57
    5.2.4 加载方案  57-58
  5.3 试验结果及分析  58-65
    5.3.1 简支梁桥自振控制效果分析  58-62
    5.3.2 车辆荷载作用下振动控制效果分析  62-65
  5.4 本章小结  65-66
第六章试验结果、理论结果和有限元结果三者对比分析  66-73
  6.1 引言  66
  6.2 简支梁桥自振控制效果对比分析  66-69
  6.3 车辆荷载作用下振动控制效果对比分析  69-72
  6.4 本章小结  72-73
第七章结论与展望  73-75
  7.1 结论  73-74
  7.2 遗憾与不足  74
  7.3 展望  74-75
参考文献  75-80
攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研科技服务项目  80-81
致谢  81

基于SMA拉索的梁桥多维振动控制方法

内容摘要

全文目录

相似论文