高聳塔架結構振動反應的智能混合控制.pdf

1、合肥電視塔高339m,是國內在建的第一高鋼塔,其在強風和地震作用下的動力反應較為顯著.長沙——崗市湘江大跨越輸電線塔高106m,導線跨距832m,塔線體系在外荷載作用下耦聯(lián)振動顯著.本文以這兩個大型工程項目為背景,對被動及智能半主動阻尼器用于高聳塔架結構的風振及地震反應控制進行了較為系統(tǒng)的研究.本文采用不同單元分別建立了合肥塔的梁系和桿系三維空間有限元模型,進行了合肥塔的動力特性分析并比較了兩種三維模型的差異.在此基礎上,基于幾個基本假

2、設由三維模型縮聚形成二維串聯(lián)多自由度動力模型.本文利用隨機振動理論模擬了合肥電視塔的順風向脈動風荷載,并進行了合肥電視塔的風振反應分析.同時,討論了地震波輸入和處理的有關問題,并進行了合肥電視塔的地震反應分析.本文對導線動力分析的多質點模型進行了系統(tǒng)研究,結合工程實際分析了其計算結果并進行了相應的參數(shù)分析.本文基于大型有限元分析軟件ANSYS進行二次開發(fā),構建了輸電塔線體系力學分析的APDL模塊,應用該模塊建立了湘江輸電塔的三維空間有限

3、元模型并進行了動力特性分析.在此基礎上模擬了結構多維脈動風荷載,進行了塔線耦聯(lián)體系的動力特性分析以及風振反應和地震反應分析.本文研究了被動摩擦阻尼器的力學模型,提出了基于滑移量的摩擦阻尼單元力——變形關系,并設計了適用于高聳塔架結構振動控制的摩擦阻尼器.本文結合當前半主動阻尼器和智能材料的最新研究進展,詳細討論了兩類智能半主動阻尼器的構造和特點.設計了壓電陶瓷智能摩擦阻尼器裝置,推導了壓電材料參數(shù)、外加電場以及阻尼器參數(shù)與摩擦起滑力的關

4、系.此外還結合實驗結果詳細介紹了MR阻尼器修正的Bingham模型.本文對被動及智能半主動阻尼器用于高聳塔架結構風振和地震反應控制進行了較為系統(tǒng)的研究.本文通過對三種阻尼器的風振和地震反應控制的詳細的參數(shù)研究,分析了各種因素對振動控制效果的影響,得出了一些有價值的結論.在半主動控制策略方面,本文提出了基于局部反饋的固定增量控制控制策略和基于智能控制理論的模糊半主動控制策略,并將它們用于高聳塔架結構的振動控制.本文研究表明,采用這兩種控制