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《地震工程与工程振动》2015,(5)
磁流变弹性体(MRE)由于其力学性能稳定且有显著的磁流变效应,在平台结构智能隔振控制方面具有广阔的应用前景。本文首先通过动态试验研究了溴化丁基橡胶基磁流变弹性体(BIIR_MRE)的力学性能,该材料具有良好的耗能能力和磁致变刚度特性;然后根据试验结果及平台参数设计了一种采用MRE材料的隔振支座,并以平台竖向加速度为控制量设计了相应的PID控制系统;最后在Simulink中建立仿真模型验证了隔振支座的隔振效果。仿真结果表明:该隔振控制系统可以有效地降低平台的竖向加速度、速度和位移响应;控制力饱和可能造成加速度和速度响应的跳跃,故控制力是限制PID控制系统隔振效果的主要因素;提高MRE的磁流变效应,可以进一步改善PID控制效果。 相似文献
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针对地震作用下公路桥梁的碰撞问题,采用接触单元法模拟桥梁之间的碰撞作用,并在此基础上研究了采用磁流变阻尼器的公路桥梁碰撞的半主动控制方法。通过对某公路桥梁的数值模拟发现,地震作用下桥梁之间的相互碰撞,将大幅增加桥梁的绝对加速度响应。采用磁流变阻尼器的半主动控制系统能够较好地降低结构的地震响应和消除地震作用下的碰撞。 相似文献
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基于AFSMC算法的结构非线性振动MR控制与仿真分析 总被引：2，自引：0，他引：2
作为最近发展起来的高性能半主动控制装置,磁流变阻尼器通过改变磁场强度来调节控制力,可靠度高,体积小,出力大,并且具有Fail-Safe的特点,是一种具有广泛应用前景的新型结构控制装置。本文主要研究结构非线性振动的磁流变阻尼半主动控制。首先采用我们提出的自适应模糊滑模控制(AFSMC)算法得到了结构非线性振动的主动控制力,然后参照主动控制力,提出和仿真实现了结构非线性振动的磁流变阻尼半主动控制。最后,针对3层和20层benchm ark非线性模型,每层均设置一个磁流变阻尼器,对在给定的地震动下的结构响应进行了计算,分析了半主动控制跟踪主动控制的效果,并且对于半主动控制下的结构位移响应、加速度响应等各项指标也进行了对比分析。仿真结果表明,由于自适应模糊滑模控制算法与半主动控制算法相结合可以很好地实现结构非线性振动的半主动控制,所以能够得到令人满意的控制结果。 相似文献
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着重研究了变阻尼半主动控制在降低结构振动响应中的控制效果，在确定可变阻尼的阻尼系数时采用了控制效果较好的H∞优化控制策略，并将这种控制策略与传统控制方法进行了比较，通过数值分析比较了被动控制、主动控、半主动控制情况下结构的最大相对位移与结构的最大绝对加速度响应。并通过分析得出如下结论：(1)在被动、主动、半主动控制方法中主动控制的控制效果最好；(2)对于刚性结构，增大结构的附加阻尼可以同时降低结构的最大相对位移和最大绝对加速度响应，应用被动控制能取得较为理想的控制效果，而半主动控制的控制效果是值得怀疑的，在应用时应慎重考虑；(3)对于柔性结构，增大附加阻尼在降低结构的最大相对位移响应的同时，却增加了结构最大绝对加速度响应，而采用半主动控制能够同时降低结构的最大相对位移和绝对加速度响应，半主动控制效果明显；(4)在柔性结构中采用半主动控制方法能取得与主动控制相近的效果；(5)由于H∞优化控制是对最坏情况下瞬时能量的优化控制，因此H∞半主动控制的控制效果要优于传统LQR控制。 相似文献
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论文根据磁浮交通道岔梁的结构及受力特点,通过建立合理的瞬态动力学数值模型,把列车作为高速运行的荷载动态作用于道岔梁上。采用瞬态拟动力学方法模拟钢结构梁动力响应特性。研究了道岔梁上关键点位置相应的振幅、反应加速度及其时效特性。通过计算比较精确地获得工程实际中最为关注的梁的最大振动位移和加速度。研究成果可为高速磁浮实际工程设计提供借鉴。 相似文献
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高科技厂房精密仪器工作平台的微振混合控制 总被引：2，自引：1，他引：1
车辆运行过程中引起的竖向地面微幅振动是影响高科技厂房精密仪器正常运行的重要因素。本文采用隔振与主动控制相结合的混合控制系统,以高科技厂房及精密仪器工作平台的有限元动力方程为基础,采用子优化控制方法建立了高科技厂房及精密仪器工作平台的分析模型,探讨了车辆运行所引起的高科技厂房精密仪器工作平台竖向微幅振动的混合控制分析方法。一座典型的三层高科技厂房的算例分析表明,采用混合控制方法能够有效地减小高科技厂房精密仪器工作平台的竖向微幅振动。 相似文献
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附建式变电站通常会对电气设备采取隔振措施以减小设备振动及噪声通过结构传播扰民。然而,目前常用的隔振装置系统的自振频率通常位于2～10 Hz之间,与地震动卓越频率相近。因此,这类隔振装置在地震发生时,往往无法发挥隔震效果,反而可能会放大地震的作用,导致采用了隔振措施的电气设备更容易受到损坏。通过有限元模拟的方法,旨在研究不同周期类型的地震动激励下,采用常规隔振方案的电气设备的动力响应。结果表明,采用普通隔振装置后,电气设备所受的竖向地震作用响应相较楼板处有不同程度的放大。这一发现对电气设备的抗震设计提出了重要的警示,需要更加谨慎地考虑隔振装置的选用,以确保设备在地震发生时能够有效地减小振动,降低损坏风险。 相似文献
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一般情况下,地震波分量中的水平分量和竖向分量是造成框架结构破坏的重要因素。本文中以框架结构为研究对象,将空间框架结构简化为平面框架结构,基于平面杆系模型并忽略平面框架体系的水平杆件——梁的轴向变形,建立体系水平和竖向耦合振动的运动微分方程,并对结构进行了水平和竖向地震波耦合激励下的弹性动力时程计算。与体系单维输入竖向地震波之弹性动力响应进行对比后,发现耦合激励下框架边柱竖向响应变大而中柱竖向响应变小,在结构抗震设计中宜适当考虑地震的耦合影响。 相似文献
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设计制作一座人字曲线桥模型,进行了多维输入的振动台试验,分析了结构在地震作用下的震害现象,并探讨了多维输入下的地震响应特点。结果表明:人字曲线桥梁梁体和桥墩主要表现为以弯曲裂缝为主的破坏模式,竖向输入是梁跨中裂缝出现的主要原因,桥墩裂缝主要受水平输入的影响。梁跨中加速度响应受竖向输入影响最大,墩顶纵桥向加速度响应受竖向输入分量影响并不显著。单维竖向输入降低墩体竖向加速度响应,三向输入则加大墩体竖向加速度响应;对于人字桥梁伸缩缝宽度设置,分支直梁处可只考虑纵桥向地震输入,分支曲梁处则要考虑水平双向地震输入。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2021,41(2)
高铁运行产生的振动对周边环境的影响不容忽视,空沟填充沟是高速铁路有效的屏障隔振方式之一。文中以饱和土2.5D有限元理论为基础,考虑轨道和路基的动力相互作用,建立轨道-路基-填充沟数值计算模型,编制FORTRAN计算程序,分析列车在低速和高速运行条件下填充沟的隔振性能及设计参数对隔振效果的影响。计算表明:填充沟对沟后区域隔振效果较好,且高速列车的隔振效果优于低速列车;隔振后振动频段范围变化不大,但原频段振动竖向加速度幅值有较明显衰减;隔振后加速度振级下降约20 dB,加速度衰减系数衰减至隔振前的0.1倍;填充沟的弹性模量、埋深以及埋置位置对隔振效果均有较大影响。 相似文献
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总结了6种半主动控制算法,采用黏滞阻尼器,对一座三跨简支梁桥进行了不同地震动输入下的半主动控制地震反应计算分析,比较分析了不同地震动输入和半主动控制算法对简支梁桥地震反应控制效果的影响。结果表明,半主动控制能有效地减小桥梁结构的大部分地震反应,同时可能会放大另外部分地震反应,这与地震动输入密切相关,不同地震动输入下的控制效果各不相同。所提六种半主动控制算法中,算法2、5、6对该简支梁桥地震反应的减震效果相对最好,这与各种算法的阻尼器耗能大小有关。 相似文献
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针对目前隔震体系尚不能减小竖向地震反应的缺陷,提出并研制了采用碟形弹簧的竖向半主动隔震装置。竖向半主动隔震装置是由碟形弹簧和外套油缸组成的,且由电磁阀控制油缸内油体与外接蓄油箱内油体间的油路,可实现竖向半主动隔震控制,提出了竖向隔震控制的半主动策略,结合水平隔震支座可实现三维隔震。通过振动台地震模拟实验,验证了三维隔震体系的效能,该研究对高烈度地区隔震技术的改善具有应用参考价值。 相似文献
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在不同频率特征的地震动作用下,三维隔震单层球面网壳结构隔震层最优阻尼设计不同.文中基于单自由度体系加速度传递率函数,提出一种地震动主频相关的加速度阈值变阻尼半主动控制方法以及地震动主频分区识别方法.基于ABAQUS软件的DLOAD子程序,开展了三维隔震单层球面网壳被动控制与半主动控制有限元计算,对节点加速度、杆件轴力进... 相似文献
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为解决摩擦摆隔震支座抗拔能力不足的问题并优化其隔震性能,将传统的摩擦摆支座(FPB)和半主动控制思想相结合,提出一种自适应磁悬浮抗拔摩擦摆隔震支座(AMFPB)。基于磁路理论进行理论分析,推导出U型电磁铁的电磁力公式,以及AMFPB刚度、周期和等效阻尼比计算公式;对U型电磁铁进行位移-电磁力试验分析,建立AMFPB有限元模型,并对不同位移幅值、不同电磁铁匝数和输入电流下支座的滞回特性和抗拔性能进行分析。研究结果表明：U型电磁铁的位移-电磁力试验结果与理论结果吻合度较好,计算得到的AMFPB滞回曲线与数值模拟结果基本相同。AMFPB随滑动位移的增加可调节自身的刚度及耗能,有利于支座位移的控制。 相似文献
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本文考虑曲线梁桥在竖直方向的弯扭耦合以及水平方向的弯曲、轴向变形,导出了曲线梁单元竖直方向和水平方向的传递矩阵.给出了用传递矩阵法计算曲线梁桥竖直方向和水平方向的振动频率、振型、地震内力和变形的计算公式和步骤,并运用传递矩阵法对单跨简支桥进行了地震反应分析.算例表明,本文方法简单、具有较高精度和效率,可用于曲线梁桥抗震设计. 相似文献
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Passive supplemental damping in a seismically isolated structure provides the necessary energy dissipation to limit the isolation system displacement. However, damper forces can become quite large as the passive damping level is increased, resulting in the requirement to transfer large forces at the damper connections to the structure which may be particularly difficult to accommodate in retrofit applications. One method to limit the level of damping force while simultaneously controlling the isolation system displacement is to utilize an intelligent hybrid isolation system containing semi-active dampers in which the damping coeffic ient can be modulated. The effectiveness of such a hybrid seismic isolation system for earthquake hazard mitigation is investigated in this paper. The system is examined through an analytical and computational study of the seismic response of a bridge structure containing a hybrid isolation system consisting of elastomeric bearings and semi-active dampers. Control algorithms for operation of the semi-active dampers are developed based on fuzzy logic control theory. Practical limits on the response of the isolation system are considered and utilized in the evaluation of the control algorithms. The results of the study show that both passive and semi-active hybrid seismic isolation systems consisting of combined base isolation bearings and supplemental energy dissipation devices can be beneficial in reducing the seismic response of structures. These hybrid systems may prevent or significantly reduce structural damage during a seismic event. Furthermore, it is shown that intelligent semi-active seismic isolation systems are capable of controlling the peak deck displacement of bridges, and thus reducing the required length of expansion joints, while simultaneously limiting peak damper forces. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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曲线梁桥由于其平面不规则性导致结构在地震激励下产生弯扭耦合效应,使得隔震曲线梁桥的地震响应更加复杂。目前常用的控制方法是将隔震技术与附加减震装置相结合对曲线梁桥进行控制。本文将地震动考虑为一均匀调制非平稳随机过程,针对隔震曲线梁桥长周期、低频率的特点,选取Clough-Pension平稳地震动功率谱模型作为随机地震动输入模型,对无控(NON-C)、经典线性最优控制(COC)以及序列最优控制算法(SOC)三种状态下的曲线桥梁进行随机响应分析。通过建立曲线梁桥在随机地震动作用下的运动方程,求出减震控制结构的位移谱密度、加速度谱密度响应及时变方差。分析结果表明:序列最优控制算法(SOC)在使隔震层位移得到减小的同时,可以更有效地控制上部结构的地震响应,具有更好的控制效果。 相似文献
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We present a vertical vibration isolator having a piecewise‐constant restoring force, which belongs to a class of passive and nonlinear vibration isolators. In vertical vibration isolation, direct use of low‐stiffness elements leads to unacceptably large deformations due to self‐weight. To overcome the difficulty, we apply a combination of constant‐force springs, each of which sustains a constant load regardless of its stretch. By arranging the constant‐force springs, so that the isolator has a piecewise‐constant restoring force, we alleviate the problem of the excessive deformation caused by self‐weight, provide stability at the static equilibrium state along with the self‐centering capability, and realize a large stroke while keeping the mechanism simple and compact. Further, we attempt to limit the response acceleration within a tolerance regardless of the frequency spectrum and the magnitude of earthquake ground motions. We demonstrate the effectiveness of the present isolator through shaking table tests and numerical simulations. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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针对悬臂柱顶有拉梁和无拉梁层间隔震体系的抗震性能问题,运用增量动力分析(IDA)方法进行弹塑性分析,模拟结构从弹性到弹塑性直至最后倒塌的全过程。通过调幅地震动得到相应的层间位移角及峰值加速度,分别绘制单条与多条IDA曲线分析拉梁对隔震结构动力响应的影响,研究两种结构的抗震性能。结果表明:在相同性能点,有拉梁和无拉梁对纤维铰弯矩值和曲率值基本无影响,而在不同性能点,纤维铰状态明显不同;两种体系从正常使用阶段到防止倒塌阶段所需的加速度峰值的差距慢慢增大;在极罕遇地震下,柱顶有拉梁层间隔震体系的下部结构抗震性能要高于柱顶无拉梁层间隔震体系。 相似文献
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This study investigates the effectiveness of the non-smooth semi-active control algorithm on suppressing the vibration performance of a building structure subjected to seismic waves. According to the Lyapunov stability theory, it has bene proven that the non-smooth semi-active control algorithm can achieve a finite-time stability of the vibration relative to the isolation layer of a building structure. Through numerical simulation of two buildings with different parameters subjected to the input of a seismic wave, the vibration conditions of passive control, LQR semi-active control and non-smooth semiactive control are compared and analyzed. The simulation results show that the non-smooth semi-active control algorithm has a better robustness and effectiveness in restraining the impact of earthquakes on the structure. 相似文献