学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

磁流变阻尼器及其结构振动控制研究

作　者: 谢伟
导　师: 董平
学　校: 华中科技大学
专　业: 结构工程
关键词: 磁流变阻尼器性能试验力学模型参数识别被动控制振动台试验
分类号: TB535.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 193次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载

内容摘要

结构振动控制是一种新型的抗震技术,利用磁流变阻尼器进行结构减震控制是其中一种有效的方法。磁流变阻尼器不但具有结构简单、体积小、反应快、能耗低和阻尼力连续顺逆可调等优点外,而且还易于和计算机相结合。国内外已有越来越多的学者投入到此方面进行研究,并已取得了一些成果,但在磁流变阻尼器的力学模型和磁流变阻尼结构的分析等方面仍存在一些问题,有待进一步完善和解决。本文对磁流变阻尼器的阻尼特性及磁流变阻尼结构的减震控制进行了较为详细的研究,完成了以下几方面的研究工作:对磁流变阻尼器进行了性能试验研究,结果表明磁流变阻尼器的位移--阻尼力曲线表现为非线性滞回特性,滞回环丰满,说明磁流变阻尼器的耗能性能较好。试验结果显示磁流变阻尼器活塞的运动速度与输出阻尼力的关系表现为S型曲线,在低速区内,磁流变阻尼器的速度—力关系明显的表现出屈服前非线性滞回特性,在高速度区,速度—阻尼力关系则可近似为线性。最后,根据试验结果建立了磁流变阻尼器的力学模型,利用试验结果识别了力学模型中的待定参数,研究了模型参数随电流和激振频率变化的关系。研究了磁流变阻尼器对建筑结构地震响应被动控制的控制规律,建立了相应的力学分析和计算模型。通过算例探讨磁流变阻尼器对建筑结构地震响应被动控制的控制规律,并通过对地震响应的时程分析来检验磁流变阻尼器对结构地震响应的控制效果,分析影响结构被动控制效果的因素。通过对一底层安装了磁流变阻尼器的四层钢框架结构进行振动台试验,试验结果表明:当外激励的频率与结构的自振频率接近时,磁流变阻尼器能够很好的控制结构的动力响应,减振效果在80%左右。通过将试验结果和数值分析的结果进行对比可知,试验结果和数值分析的结果基本上吻合,这也验证了数值分析的可靠性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-21
  1.1 论文研究背景  10
  1.2 结构振动控制研究的现状  10-16
    1.2.1 被动控制  11-13
    1.2.2 主动控制  13-14
    1.2.3 混合控制  14
    1.2.4 半主动控制  14-16
  1.3 磁流变液及阻尼器的研究与应用现状  16-19
    1.3.1 磁流变液研究国内外现状  16-17
    1.3.2 磁流变液在振动控制领域的研究概括  17-18
    1.3.3 磁流变阻尼器在结构振动控制中的应用  18-19
  1.4 本文研究的主要内容  19-21
2 磁流变阻尼器的基本理论  21-34
  2.1 引言  21
  2.2 磁流变液的基本理论  21-25
    2.2.1 磁流变液材料的组成  21-22
    2.2.2 磁流变液的特性  22-24
    2.2.3 磁流变液的流变机理  24-25
  2.3 磁流变阻尼器的工作模式及其阻尼力分析  25-30
    2.3.1 磁流变阻尼器的工作模式  25-26
    2.3.2 剪切阀式阻尼器的阻尼力分析  26-30
  2.4 磁流变阻尼器的力学模型研究  30-34
    2.4.1 Bingham 粘塑性模型  30-31
    2.4.2 Bingham 粘弹－塑性模型  31
    2.4.3 Bouc-Wen 模型  31-32
    2.4.4 Spencer 模型  32-34
3 磁流变阻尼器的性能试验研究及参数确定  34-47
  3.1 引言  34
  3.2 磁流变阻尼器阻尼性能试验的概况  34-35
    3.2.1 试验目的  34
    3.2.2 试验设备  34-35
    3.2.3 加载方案和测试内容  35
  3.3 正弦激励下的阻尼器性能研究  35-40
    3.3.1 不同电流正弦激励下的阻尼性能  35-36
    3.3.2 不同振幅的正弦激励下的阻尼性能  36-37
    3.3.3 不同频率的正弦激励下的阻尼性能  37-38
    3.3.4 磁流变阻尼器耗能能力的研究  38-40
  3.4 磁流变阻尼器的力学模型及其参数的确定  40-45
    3.4.1 力学模型的表达式  41
    3.4.2 力学模型参数的确定  41-44
    3.4.3 力学模型参数随施加电流变化的规律  44-45
  3.5 本章小节  45-47
4 磁流变阻尼器被动控制结构地震反应分析  47-68
  4.1 引言  47
  4.2 磁流变阻尼器的力学模型  47-48
  4.3 被动控制下磁流变阻尼结构的地震响应分析  48-52
    4.3.1 基本假定和模型  48-49
    4.3.2 磁流变阻尼结构的运动方程  49-51
    4.3.3 计算磁流变阻尼结构的时程分析  51-52
  4.4 算例与分析  52-64
    4.4.1 数值算例  52-62
    4.4.2 计算结果分析  62-64
  4.5 被动控制与最优控制效果的比较  64-66
    4.5.1 LQR 最优控制  64
    4.5.2 被动控制和主动控制效果的对比  64-66
  4.6 本章小节  66-68
5 磁流变阻尼器阻尼结构的振动台试验  68-76
  5.1 引言  68
  5.2 试验概况  68-71
    5.2.1 试验目的  68
    5.2.2 试验模型  68-69
    5.2.3 试验设备和仪器  69-70
    5.2.4 试验内容  70-71
  5.3 试验结果和分析  71-74
  5.4 试验结果和数值分析结果的对比  74-75
  5.5 本章小节  75-76
6 结论和展望  76-78
  6.1 结论  76-77
  6.2 展望  77-78
致谢  78-79
参考文献  79-82

磁流变阻尼器及其结构振动控制研究

内容摘要

全文目录

相似论文