建筑结构最优阻尼及最优配置研究

利用阻尼来抗震是建筑物最简单的抗震方法,当在阻尼数目少于楼层数时,为使所布置的阻尼达到最优的抗震效果,本文开发了两种最优阻尼配置方法。第一种方法是根据临界激励法确定计算所有可能布置位置中的临界阻尼,选择最小的临界阻尼位置作为最优配置。第二种方法则是根据给定阻尼,计算最优控制效果以确定最优阻尼配置。然后根据实代码遗传算法,在结构抗震效果基本保证的前提下,寻找最优阻尼以降低结构总的阻尼增量。最后给出了一个计算实例。     

框架结构主动控制最优时滞研究

在结构振动主动控制中,时滞的大小对结构控制能量和响应均产生影响。在允许时滞的范围内,把结构控制能量和响应作为目标函数,数值仿真发现目标函数随着时滞的变化呈现曲线状态,这说明存在最优时滞。在目标函数处理方面,考虑到控制能量和响应数量级不一致,本文采用了无量纲化处理。同时,考虑到地震波的随机性,本文还推导了含控制力的改进的随机Newmark方法。最后给出了一个计算实例。实例表明本文所提出的方法是有效的。     

考虑时滞的框架结构控制可靠性研究

提出了一种适合于确定框架结构可靠性计算方法．利用模态变换，把系统变为模态独立的振动方程，根据Field提出的假设，先定义阈值，假设控制后系统响应对阚值的穿阚率服从泊松分布，然后根据各模态的控制结果确定相应的可靠性．最后根据Veneziano提出的方法给出系统的可靠性。本文提出针对框架重点部位的控制输出来确定系统可靠性概念。考虑到实际情况，在控制方法选择针对系统不确定性具有较好控制效果的广义预测控制并考虑时滞影响。本文最后给出了计算实例。     

框架结构控制系统修正模型可靠性研究

针对目前采用Montecarlo法或按泊松分布来计算振动主动控制系统可靠性计算量较大的缺点，本文提出了修正模型可靠性概念，并定义一个可靠性评价指标，以期通过修正模型的可靠性来问接反映控制系统的可靠性。本文以框架结构为研究对象，在修正方法上选择了计算量小且修正精度较高的拉直算法，为验证提出的可靠性指标的可行性，对四组设计参数分别进行了修正模型和地震作用下的广义预测控制可靠性分析，从结果对比可知，本文所定义的可靠性指标具有一定的可行性，并且本文方法计算量较小。     

薄膜结构的几何非线性分析

使用动力松弛法对薄膜结构进行静载分析，并提出一种方法处理皱折单元以确保荷载分析的可靠性。薄膜结构如果在某膜单元的单向应力方向发生皱折，其单元本身仍然能够继续承受荷载，因此提出索松弛单元和膜皱折单元处理薄膜的索松弛和膜皱折问题。就索网结构和薄膜结构分类给出算例进行静载分析，算例表明本文的方法可以有效处理索松弛单元和膜皱折单元，确保荷载分析的准确性。     

高速列车引起的地基振动半解析解

随着列车速度的提高,地基振动的反应越来越大。根据有限元理论、轨道动力学及地基土振动Green函数,建立了轨道-无限地基土相互作用理论分析模型。为了组装系统的动力方程,通过引入静态自由度凝聚模式来消除梁存在转动自由度。借助文献[12]的柔度矩阵定义并通过Hankel变换获得了系统的刚度矩阵,进而采用Newmark法求出了系统动力反应。最后,以瑞典X2000高速旅客列车为对象进行仿真,通过与试验结果的比较来说明本文方法的可行性。     

基于遗传算法的建筑结构最优阻尼研究

为了确定建筑结构的最优阻尼，本文采用了具有鲁棒性的临界激励法。使用临界激励法时，频率作用区问较难确定，为此，本文通过模态变换以减少高阶频率的影响，这样可以简化频率作用区间的搜寻。在保证结构抗震效果的前提下，为进一步减少结构总的阻尼增量并使优化算法简单可行，本文引入实代码遗传算法。此外，通过实例分析可知，底部楼层阻尼取较大的值是有利的。     

互联结构振动控制元件参数研究

针对双塔结构所具有的模型不精确及承受随机外力作用这一特点，在控制方法选择方面，为保证系统控制的顺利实现，本文引入了能够对模型不精确具有较好控制效果的广义预测控制策略；在优化目标选择方面，为降低控制系统的能量，以控制增益矩阵的Frobenius范数做为优化目标；在优化算法方面，为降低计算工作量，引入并改进了传统的遗传算法。通过优化计算得到系统参数几组次优解，这些解可以供设计者进行选择。最后给出了计算实例。算例表明这一方法是有效的。     

框架结构振动控制系统可靠性研究

振动控制系统的可靠性可以反映出主动控制的效果,本文提出了一种适合于确定框架结构控制系统可靠性的计算方法。该方法利用模态变换,把系统变为模态独立的振动方程,根据Field提出的假设,先定义阈值,假设控制后系统响应对阈值的穿阈率服从泊松分布,然后根据各模态的控制结果确定相应的可靠性,最后根据Veneziano提出的方法给出系统的可靠性。文中提出针对框架最大位移的控制输出来确定系统可靠性概念;此外,在系统降阶和控制方法方面,选择了基于系统可控性的平衡降阶法和针对系统不确定性具有较好控制效果的广义预测控制,最后给出了计算实例,算例表明这一方法是有效的。     

基于广义预测控制的结构半主动控制研究

相对于主动控制和被动控制来讲,半主动控制具有一些更好的特色,对结构控制的应用有着较强的吸引力。本文以可调液柱阻尼器(TLCD)作为作动器来实现结构半主动控制,考虑到TLCD具有非线性阻尼特性,为了使结构控制能够顺利实现,本文采用了阶跃控制函数。为了使TLCD能够应用于实际结构,本文研究了基于离散状态方程的广义预测控制方法,并提出了单向控制策略。本文最后给出了计算实例。算例表明这一方法是有效的。