结构的主动控制

本文概述了结构的主动控制技术在土木工程中的应用.重点总结和评述了近10多年来关于结构控制设计的若干方法.     

杆系结构弹性波传播的实验研究

利用ＳＨＰＢ装置，用空气枪加载就３５ＣｒＭｎＳｉ钢组成的杆系结构（平面Ｌ型、空间直角坐标Ｙ型）受冲击载荷作用的弹性波传播进行了实验研究，给出了一些力学现象，并利用广义特征线法给出了理论与实验的比较曲线，得到了一些有益的结论。     

飞机结构振动主动控制应用技术

阐述了以压电材料作为感受器与作动器进行真实飞机结构振动主动控制的一些应用技术,利用这些技术进行了真实飞机座舱结构的主动振动控制地面试验研究,取得了很好的控制效果.     

含单排周期微裂纹平板结构中的弹性波传播

受损伤固体中含有的微裂纹或微孔洞往往具有周期性,对含周期性缺陷结构中的弹性波分析是力学研究中的重要课题,它直接关系到结构的强度和使用寿命.目前对损伤固体中弹性波散射与透射研究结果主要是弹性动力学平面问题.1995年,Scarpetta和Sumbatyan采用解析法研究了平面波在双周期裂纹弹性介质中的传播问题,并推出显式分析结果.本文基于弹性动力学理论,分析研究了含有单排横向周期裂纹的平板中弯曲波的反射与透射问题.给出了含单排裂纹时反射波与透射波系数的数值结果.对于多排裂纹情况,可采用具有退化核第一类Fredholm积分方程方法分析求解,在求解中给出相应的无量纲数,例如无量纲波数、裂纹尺寸比等.本文分析结果可望能在工程振动控制中应用.     

柔性结构模糊主动振动控制实验研究

在仿真工作的基础上,运用基于PD的模糊控制策略对柔性结构振动进行了主动控制的实验研究,实验表明,基于PD的模糊控制策略对瞬态及正弦激励的振动响应均有明显的抑制效果,该方法对难以建模的大型空间柔性结构的主动振动控制具有重要的意义。     

压电结构的主动控制仿真与实验研究

结合有限元方法研究了直接负速度反馈和基于LQR(二次线性最优控制)的独立模态空间主动控制方法来控制结构的振动, 采用一种新的仿真方法：PATRAN与MATLAB联合仿真,对这两种方法进行主动控制数值仿真. 用MATLAB的xPC实时控制,进行了主动板的振动控制实验,验证了采用上述控制仿真方法的正确性. 各种结果表明用压电结构进行振动主动控制效果明显.     

结构中弹性波传播的可视化方法

由于结构中弹性波传播的复杂性,其场量(位移、应变、速度)表达式往往为繁杂、冗长的数学表达式,表达式本身不能直观、形象地表征结构中弹性波的传播特征．本文以杆中纵波传播为例,基于Matlab开发了弹性波传播特征的可视化程序,将杆中纵波传播特性以一种动态、直观、形象的形式展现出来．     

周期性加筋板中的波传播特性

本文利用周期性结构的交互变分原理分析加筋板的波传播特性。并引进升阶谱有限元以提高计算精度,验证了该方法在高频区域的有效性。最后,分析了加筋板的长宽比,加筋状态及边界条件对结构波传播的影响。     

失谐周期结构中弹性波与振动的局部化

基于弹性波传递矩阵方法,研究了失谐周期结构中弹性波与振动的局部化问题．给出了结构中弹性波传递矩阵的一般表达式,采用奇异值分解方法,分别计算了谐和与失谐周期结构中的局部化因子,并对其进行了分析讨论．对周期结构中波传播与振动局部化的分析方法可用于结构的优化设计．     

电磁约束阻尼层结构振动主动控制研究

基于弹性、粘弹性、电磁学理论,应用Hamilton原理,导出了覆盖电磁约束层阻尼(EMCLD)主动控制方式的梁的控制方程,并针对覆盖EMCLD的悬臂梁,进行了主动控制仿真模拟,得到了较好的控制效果,分析了控制电流和阻尼层厚度对控制效果的影响.结果表明电磁约束阻尼技术具有结构简单、作动方式合理、耗能低的优点,是一种有效的振动主动控制方式.     

折叠式柔性结构振动主动控制的研究

建立了具有刚性运动基的折叠式柔性结构振动主动控制实验系统，采用带实时预测误差修正的预测控制算法进行了这类结构振动主动控制的实验研究。实验结果表明，在实验建模的基础上设计预测控制器对折叠式柔性结构进行振动主动控制，能够有效地抑制柔性结构的振动和提高刚性基姿态定向精度。     

粘弹性损伤混凝土介质中波的传播

混凝土的损伤会引起弹性和粘性性质的改变,利用弹性和粘性的双参数来描述损伤,建立双参数损伤理论。根据不同的损伤程度对混凝土介质进行分区处理,建立基本方程式,考虑连续性条件和边界条件,求解波动方程。比较是否考虑粘性时的波幅和波传播时间与损伤的关系,表明粘性是损伤混凝土介质中波传播所必须要考虑的问题。分析了粘弹性混凝土介质中损伤区域长度、损伤度等对波传播的影响,给出了它们的关系曲线,可为波的反分析提供依据。     

初始应力对碳纳米管横波传播的影响

本文研究初始应力对碳纳米管在极高频率（大于1THz）下横波传播的影响。计算结果表明：轴向初始应力的存在除了改变碳纳米管的横向波速和管间振幅比的大小（压应力时横向波速降低，管间振幅比增加，拉应力时结论相反）外，还会影响其横向波速的数目。双层碳纳米管受轴向初始压应力时，在某个频率区域存在最多三个横向波速，与受轴向初始拉应力和未受轴向应力时最多只存在两个横向波速有所不同。     

Active control of flexible beams subjected to multi-disturbance using one controller

The active control of vibration for a beam subjected to multi-disturbances is investigated based on wave propagating suppression. In this control system, there are the same numbers of the sensors, the signal inputting to the controller and the disturbances, but there is only one controller. It is a local control system, the system parameters depend only on the characteristics of the structure bounded by the sensors and the controller, and we need not take into account the boundary conditions and the properties of structures outside of this field. The system is efficient when a structure vibrates in middle and high frequency regions. Some control design rules are developed from the calculation results. The project supported by the National Natural Science Foundation of China and Post Doctorate Science Fund of China     

框架结构振动分析的行波方法

将由一维波导通过结点组装成的空间结构的振动作为波动研究，波沿波导传播，并在结点处反射、散射。考虑结点处的边界条件，将局部波动模型合并成总体模型，由此模型可获得比有限元方法更精确的振动特性，同时通过能量分析可获得结构任一部分的平均能量损耗功率，为结构修改和振动控制提供依据。     

梁波传播的固有特性

以分布参数的理论为基础,分析了梁波传播的一些固有特性,说明了它们与周期性结构的关系,讨论了支持条件对波传播特性的影响,指出了如果把近似方法应用于波传播分析中,可能引起的一些问题．本文的结果可直接应用于周期性结构的分析中     

气液两相流压力波传播速度研究

将双流体模型用于绝热无相的管道气液两相流,依据小扰动线化分析原理,导出了压力波波数Ｋ方程通过对不同空隙率下肉体上压力波小随角频率变化的计算,研究了虚拟质量力和狭义相间阻力对压力波波速及其人色散性的影响。对泡状流和弹状流压力波波速的计算结果与前人的测量结果作了比较,两者符合良好。     

Wave Propagation along Axes of Symmetry in Linearly Elastic Media with Initial Stress

The proofs of the Fedorov–Stippes and Fedorov's theorems, which hold for linearly elastic homogeneous bodies in natural configurations, remain valid for any linearly elastic medium with initial stress provided that Hooke's tensor be replaced by a suitable elasticity tensor.     

Seismic Wave Propagation in Composite Elastic Media

It has been known since the time of Biot–Gassman theory (Biot, J Acoust Soc Am 28:168–178, 1956, Gassmann, Naturf Ges Zurich 96:1–24, 1951) that additional seismic waves are predicted by a multicomponent theory. It is shown in this article that if the second or third phase is also an elastic medium then multiple p and s waves are predicted. Futhermore, since viscous dissipation no longer appears as an attenuation mechanism and the media are perfectly elastic, these waves propagate without attenuation. As well, these additional elastic waves contain information about the coupling of the elastic solids at the pore scale. Attempts to model such a medium as a single elastic solid causes this additional information to be misinterpreted. In the limit as the shear modulus of one of the solids tends to zero, it is shown that the equations of motion become identical to the equations of motion for a fluid filled porous medium when the viscosity of the fluid becomes zero. In this limit, an additional dilatational wave is predicted, which moves the fluid though the porous matrix much similar to a heart pumping blood through a body. This allows for a connection with studies which have been done on fluid-filled porous media (Spanos, 2002).     

SUPPRESSION OF BENDING WAVES IN A PERIODIC BEAM WITH TIMOSHENKO BEAM THEORY

Active control of bending waves in a periodic beam by the Timoshenko beam theory is concerned. A discussion about the possible wave solutions for periodic beams and their control by forces is presented. Wave propagation in a periodic beam is studied. The transfer matrix between two consecutive unit cells is obtained based on the continuity conditions. Wave amplitudes are derived by employing the Bloch-Floquet theorem and the transfer matrix. The influences of the propagating constant on the wave amplitudes are considered. It is shown that vibrations are still needed to be suppressed in the pass-band regions. Wave-suppression strategy described in this paper is employed to eliminate the propagating disturbance of an infinite periodic beam. A minimum wave-suppression strategy is compared with the classical wave-suppression strategy.