基于质量均匀分布的新型MTMD设计模型

提出了刚度和阻尼保持常量但质量均匀分布的新型MTMD设计模型以控制基底加速度激励下结构的振动，结构用某一受控振型的降阶模型表示.利用数值优化技术，研究了MTMD的最优参数，讨论了它对MTMD有效性和鲁棒性的影响.MTMD参数包括：质量间隔、频率间隔、平均阻尼比、调谐频率比、总质量比和总数.MTMD的优化准则定义为结构最大动力放大系数的最小值的最小化.为进行比较，还考虑了刚度和阻尼保持常量但频率均匀分布的MTMD设计模型.数值分析表明，新型MTMD设计模型不存在近0最优平均阻尼比，而且这种新型MTMD设计模型和频率均匀分布的MTMD设计模型达到近似同样的有效性和鲁棒性.     

不同参数组合的最优多重调谐质量阻尼器

多重调谐质量阻尼器（MTMD）是由许多频率成线性分布的调谐质量阻尼器组成,可能的参数组合形成5种MTMD,即MTMD－1－MTMD－5。基于一般MTMD的传递函数,建立了MTMD－1－MTMD－5位移动力放大系数（DDMF）的统一模式,利用DDMF和数值搜寻技术进行了参数研究,参数包括频率间隔、阻尼比、调谐频率比和总数,研究表明：在工程应用中应优行选择MTMD－1。     

填充墙MTMD减震结构优化参数分析

以框架填充墙结构中的填充墙作为TMD系统中的质量块,通过在结构中布置多个填充墙TMD形成MTMD减震系统。为了研究该新型减震结构中TMD布置及连接参数的设计方法,基于结构受控振型及MTMD系统固有频率线性分布的假定,建立了填充墙MTMD结构的理论分析模型,由积分变换给出了传递函数。通过传递函数分析,给出填充墙MTMD结构中TMD的连接参数的计算方法。针对优化设计目标,设计了结构振动台试验的模型试件,振动台试验研究结果表明,结构设计参数优化后,减震效果较为显著。     

被动控制装置MTMD在桥梁结构中的理论与应用研究

采用频域分析法推导了具有MTMD的MDOF结构受控振型广义坐标的频率响应方程,然后进行MTMD参数分析和设计,理论研究与计算结果表明只要MTMD设计正确,它就可以有效地减小结构在地震作用下的动力响应,同时具有造价低廉、维护简易的特点。     

浅谈桥梁结构的风振控制

随着现代桥梁的结构形态逐渐向大跨、轻、柔方向发展,给结构抗风性能提出了考验。本文介绍了桥梁风致振动的种类和风振控制方法,分析了桥梁结构风振控制今后的重点研究方向。     

高层钢结构建筑MTMD风振控制研究

根据我国风荷载规范并利用虚拟激励法和振型降阶法,建立了设置多点细节质量阻尼器MTMD时变层建筑钢结构的动力放大系统R表达式,于是MTMD的优化目标为Min.Min.Max.R.通过最优搜寻可得到MTMD的最优参数及有效性指标,考虑结构基本周期和离地10m高的平均风速的不同取值,评价它们对MTMD最优参数及有效性指标的影响。     

大跨度空间钢管桁架结构的风振响应和风振控制研究

为了获得大跨度空间钢管桁架结构在风荷载作用下的实时受力、变形情况和风振系数,本文采用自回归法编制计算程序,数值模拟具有空间相关性的大跨度空间钢管桁架结构的多点风速时程,根据由风速时程转化的作用于结构的风荷载时程对两个大跨度空间钢管桁架结构进行风振响应分析和风振系数的计算.结果表明,编制的计算程序可较好地模拟大跨度空间钢管桁架结构的空间点风速时程,计算所得风速时程的功率谱与目标功率谱吻合较好;采用粘滞阻尼器后结构节点位移及杆件应力振动幅值均有所降低,可有效地减小结构的风振响应;根据风振响应的计算结果给出了可供设计参考的结构风振系数.     

基于SMA阻尼器的输电塔风振控制

 根据SMA 阻尼器的工作原理和输电塔的振动特性,提出应用SMA 阻尼器对输电塔风致振动进行控制。应用有限元软件建立输电塔和阻尼器的有限元模型,基于Matlab 软件,采用线性自回归滤波器法模拟随机脉动风荷载的时程样本;应用能量法计算所需阻尼器数量,根据阻尼器的工作原理和输电塔结构特点设计不同的阻尼器布置方案;对不同方案进行结构风致振动瞬态响应仿真,提取各方案控制点位移和加速度时间历程进行比较分析。模拟了多种风荷载,进一步对各方案的控制效果进行了对比分析。结果表明:SMA 阻尼器对输电塔风振控制效果较好;将阻尼器布置在塔头上,可有效控制塔顶位移,减振率在28%以上;在塔身上布置阻尼器,可有效控制塔顶加速度,减振率在66%以上。通过综合比较,选出了阻尼器的最佳布置方案。     

基于小波分析的分布参数系统最优边界控制的逼近算法

提出了基于 Haar小波变换的分布参数系统 ( DPS)最优边界逼近控制算法 ,通过小波变换及其性质的应用 ,将分布参数系统的最优边界控制问题转化为集总参数系统的最优控制问题 ,有效地解决了分布参数系统的最优边界控制问题。通过两组不同参数的仿真结果的比较 ,可以看出 ,该算法是一种计算量小、精度较高的非常有效的算法 ,为解决分布参数系统最优边界控制问题提供了一条新的途径。     

粘弹性阻尼器在控制高层钢结构建筑风振反应中的应用

研究了用于控制高层钢结构建筑风振反应的粘弹性阻尼器（VED）设计方法,通过计算整体结构的有效阻尼比,建立了设置VED结构抗风设计的风振系数和脉动增大系数的调整公式,得到了设置VED结构在顺风向和横风向的层加速度计算方法,并以例子证明了VED是一种有效的耗能减振构件,它有效地减小了结构顺风向位移和横风向风振加速度。     

深海中动力吸振器的相关参数最优化设计

以深海中附有动力吸振器的两自由度振动系统为研究对象, 利用达朗伯原理建立了数学模型, 并进行无量纲化运算. 针对海洋环境下动力吸振器的6个参数（κ, γ, δ, μ, η和C0）, 综合运用变尺度法中的Broyden-Flether-Goldfarb-Shanno（BFGS）法、罚函数法、一维搜索法进行最优化设计, 利用Matlab和Visual C＋＋混合编程实现计算. 研究结果表明： 6个参数的收敛情况各有不同, γ, δ, η和C0都趋于定义域的上限, 而μ和κ则分别趋于各自的定值, 说明在海洋环境下, 液体力对动力吸振器的影响有限. 在实际应用中, γ, δ, η和C0宜采用系统允许使用的最大值, 而μ和κ数值选取宜适当.     

磁流变调谐质量阻尼器在海上风机振动控制中的应用

针对近海风机在风、波浪和地震3种载荷作用下的振动控制问题,提出了基于磁流变弹性体(magnetorheological elastomer, MRE)调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)的海上风机半主动控制方法。首先,介绍了MRE的变刚度磁致力学特性及面向海上减振需求的MRE-TMD结构设计原理;其次,建立了海上风机-TMD动力学模型,计算了风、波浪及地震激励载荷;再次,应用半主动控制算法跟踪识别风机塔筒顶端响应的频率,实时调节MRE-TMD的刚度,进而对海上风机进行振动控制。通过分析导管架式近海风机在多种载荷作用下的动力响应可知,采用基于MRE-TMD的控制方法能够有效衰减导管架式海上风机在多种载荷作用下的振动响应。与被动TMD相比,MRE-TMD具有较好的减振效果,为海上风机振动控制提供了一种新的解决思路。     

光学平台隔振系统结构参数的优化设计

针对使用空气弹簧隔振器的光学平台传递函数进行了研究.对平台固有频率和传递函数的计算结果进行曲面拟合,并利用拟合曲面形成目标函数,进行平台隔振系统结构参数的优化设计计算.结果表明,要获得最佳隔振效果,应取相对阻尼系数ξ越小越好,但ξ过小使系统稳定性变差.最优值ξ为0.1～0.15,主空气室与附加空气室的容积比k为0.28.     

基于线性控制参数的非线性汽车悬架最优控制

为研究非线性汽车悬架的振动控制问题,提出一种基于线性控制参数的最优控制方法。建立了两自由度悬架非线性动力学和数学模型,引入速度和位移线性控制参数,采用平均法导出悬架的主共振幅频响应特性,分析了激励幅值、非线性程度及控制参数的变化对共振幅值的影响。对悬架的稳定性进行分析,在保证振动方程存在稳定解的条件下,得到控制参数的取值范围。以悬架的衰减率和振动能量为目标函数,以控制参数取值范围为约束条件,利用最优化方法得到最优控制参数。研究发现,悬架的非线性振动特性受激励幅值和系统非线性程度的共同影响,在控制过程中速度控制参数起主要作用,当两种控制参数取得最佳值时,悬架共振峰值较无控制参数可衰减88%左右,且悬架的非线性振动特性得到消除。最后利用数值仿真,验证了该方法的有效性。     

基于TMD的通信铁塔结构风振控制研究

5G通信时代的到来对通信铁塔结构可靠性提出了更高要求.为控制铁塔风致振动,以工程中某35 m高通信铁塔为研究对象,根据实际场地条件,基于线性滤波法生成风速时程,分别计算铁塔在规范风荷载和时程风荷载下的结构响应,并对比验证;最后引入TMD装置对铁塔进行风振控制设计与研究.结果表明,通过线性滤波法生成风速时程并计算通信铁塔...     

抑制斜拉索风振动措施的有限元对比分析

文章以一典型独塔斜拉桥为工程背景,采用有限元Ansys软件,对整桥在风荷载、自重、预应力及最不利的汽车静载耦合作用下进行模拟仿真分析,并提取分析结果中的内力与变形数据;对该桥的拉索部分采取空气动力学措施(改变拉索截面,设置辅助索)和机械措施(加阻尼器),分别进行模拟计算,提取对应的数据;并对上述所得的各数据进行对比分析...     

大悬挑屋盖结构的风振控制设计方法

分析了风振条件下大跨度屋盖结构中悬挑竖向位移的控制方法,指出传统的模态应变能法因忽略阻尼器的耗能刚度部分可能产生较大误差,并对此给出了修正方法。推导了附加消能支撑的竖向控制力、等效刚度和等效耗能因子公式。根据上述方法和公式,对一大悬挑屋盖结构进行了风振控制设计。经实例应用说明,笔者提出的风振控制设计方法方便实用。     

磁流变阻尼器控制拉索振动的优化参数研究

采用磁流变阻尼器控制斜拉桥拉索振动是一项新的拉索减振技术.根据不同拉索的几何、力学条件确定磁流变阻尼器的优化电压是取得最佳减振效果的关键.基于组合磁流变阻尼器的拉索运动方程,采用改进的Bouc Wen磁流变阻尼器模型,对安装磁流变阻尼器后多根拉索的阻尼特性进行了数值仿真计算,得到了拉索系统模态阻尼比与阻尼器输入电压的关系.采用非线性最小二乘方法,得到了考虑拉索参数、振幅、模态阶次及阻尼器安装高度等因素的阻尼器优化设计曲线.并在岳阳洞庭湖大桥进行了实桥振动控制试验,结果与数值仿真具有很好的一致性.图9,表1,参8.     

基于Delta变换的时滞采样系统的最优减振控制

运用Delta变换的方法研究Delta域内含有控制器-执行器延时和传感器-控制器延时的采样系统最优减振控制律的设计问题.首先将时滞采样系统离散化,再利用系统转换方法和Delta算子将离散时滞系统转换为Delta域无时滞系统;然后通过求解Delta域Riccati代数方程和Delta域Stein矩阵方程得到前馈反馈最优减振控制律;最后运用仿真示例证明所设计的控制律能够有效补偿时滞及扰动对系统造成的影响.       

含分数阶车辆悬架非线性振动最优化控制

针对含两类分数阶微分项的悬架系统非线性振动,提出一种最优化控制方法,并得到最优反馈控制参数的取值范围。以一个带有两类分数阶微分项的非线性单自由度悬架系统为控制对象,引入线性控制参数,采用平均法得到系统的近似解,导出系统的幅频响应特性。分析系统作周期振动的定常解的稳定性,在保证系统存在稳定解的前提下,得到反馈控制参数的取值范围。分别以悬架系统的衰减率和稳定的反馈控制参数取值范围作为最优化控制的目标函数和约束条件,利用最优化方法得到最优反馈控制参数。研究了激励幅值及分数阶微分的变化对反馈控制参数的影响。仿真结果表明:引入控制参数能有效减小悬架系统的主共振幅值,减弱或消除其非线性振动特性;不同的分数阶阶次会对控制参数产生影响,进而影响系统的振动控制效果,其作用不可忽视。研究结果为悬架系统的优化设计提供了理论依据和设计参考。