MRD磁飽和性能試驗及其對斜拉橋風(fēng)振控制.pdf

1、斜拉橋結(jié)構(gòu)，尤其是大跨度斜拉橋結(jié)構(gòu)柔性大、阻尼小，極易在強(qiáng)風(fēng)、地震等外部激勵下產(chǎn)生大幅振動，這對橋梁的使用壽命和橋梁安全運(yùn)營構(gòu)成極大威脅，風(fēng)振控制已成為斜拉橋研究方面亟待解決的問題之一。磁流變阻尼器由于阻尼力可調(diào)性好、響應(yīng)快、性能穩(wěn)定等優(yōu)點備受關(guān)注，已成為斜拉橋振動控制的有效減振措施之一。而磁流變阻尼器由于本身的磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計及其采用的磁流變液等導(dǎo)磁材料等因素影響，致使阻尼器阻尼力動態(tài)范圍和最大出力在電流（電壓）達(dá)到一定值時不再變化，即發(fā)

2、生磁飽和現(xiàn)象。這一問題需要深入研究，以便更好地探索磁流變阻尼器的減振性能。
　　 本文對多線圈剪切磁流變阻尼器磁飽和性能分別進(jìn)行了試驗研究、理論分析和有限元模擬，提出了考慮磁飽和因素的磁流變阻尼器磁飽和力學(xué)模型，并將磁流變阻尼器用于Matlab編制的平面桿系斜拉橋有限元結(jié)構(gòu)中進(jìn)行風(fēng)振響應(yīng)控制。具體的研究內(nèi)容和成果如下：
　　 1.通過多線圈剪切閥式磁流變阻尼器磁飽和性能試驗，驗證了磁流變阻尼器的磁飽和現(xiàn)象，確定了該阻尼器

3、進(jìn)入磁飽和狀態(tài)的電流區(qū)間為[1.8A，2.4A]。基于良好的磁飽和試驗數(shù)據(jù)，對比分析得出阻尼器處于磁飽和狀態(tài)時，阻尼器的阻尼力、耗能能力與電流、位移幅值、頻率的關(guān)系規(guī)律；
　　 2.給出了簡化磁路磁飽和問題的判定步驟，簡單可行；指出磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計中，活塞直徑和缸筒厚度對阻尼器性能的影響?？紤]導(dǎo)磁材料非線性特性的磁路結(jié)構(gòu)有限元分析可有效地模擬、預(yù)測磁飽和現(xiàn)象的發(fā)生，因此，可以根據(jù)磁路有限元分析結(jié)果改進(jìn)或優(yōu)化磁路設(shè)計；
　　

4、3.提出的磁飽和力學(xué)模型模型參數(shù)意義明確，結(jié)合能量法進(jìn)行模型參數(shù)識別，識別過程易于程序操作；且該模型能較好地擬合不同激勵工況下的試驗數(shù)據(jù)，較為準(zhǔn)確地描述阻尼器的非線性飽和的電流控制特性及阻尼力對激勵位移幅值和頻率的依賴特性：
　　 4.編制了平面桿系斜拉橋有限元模型，模擬了斜拉橋的簡化三維脈動風(fēng)場，得到其風(fēng)振響應(yīng)，并運(yùn)用狀態(tài)空間法和基于LQR算法的LQR三態(tài)控制策略，實施磁流變阻尼器對斜拉橋的風(fēng)振控制，結(jié)果顯示磁流變阻尼器的LQ