大跨度懸索橋耗能機制及振動控制研究

本項目對無窮推動力系統(tǒng)及控制系統(tǒng)中的若干基本問題進行了研究,得到了多非線性系統(tǒng)拴局吸引子,近似慣性流形,弱慣性流形及慣性流形存在的充分條件,非線性雙曲系統(tǒng)的弱慣性流形存在條件:研究了控制對全局吸引子及慣性流形維數(shù)的影響,從而得到了反饋控制下系統(tǒng)能穩(wěn)性的條件,特別應用慣性流形的理論研究了滑動?？刂茊栴},得到了有限維滑動模存在的條件及有限維的反鎖控制,使系統(tǒng)的所有鮮沾著波惜動?；蚱胶恻c,并由此啟發(fā)提出了一些分布參數(shù)控制系統(tǒng)理論的新的概念:此外還得到了雙線性及單線性系統(tǒng)能控性及新控域方面的深入具體的新結果:以上的結果共寫成論文9篇.本項目已完成了原定的研究計劃. 2100433B

隨著我國地下空間結構在數(shù)量、規(guī)模和空間尺度上的急速增長，迫切需要發(fā)展新思路和新方法以提升大跨度地下空間結構抵御地震災害的能力。本項目針對大跨度地下空間結構，著重研究采用剪切型耗能控制策略，以實現(xiàn)減輕大跨度地下空間結構震害的機理。本項目首先從地下結構高軸壓比條件下的剪切板阻尼器低周反復加載試驗出發(fā)，探索高軸壓比下剪切板阻尼器的耗能機制，建立適合地下結構地震響應特點、考慮高軸壓比影響的剪切板阻尼器恢復力模型；將上述模型應用于大跨度地下空間結構的非線性地震響應時程分析，通過系統(tǒng)的精細化數(shù)值模擬，基于能量概念，揭示強震作用下大跨度地下結構的消能減震機理，提出可用于地下結構抗震設計的震害控制理論和方法。研究成果有望促進大跨度地下結構消能減震機理的深入認識，推動先進抗震設計理念和減震控制技術在地下結構中的應用，具有重要的理論意義和實用價值。

振動控制在現(xiàn)代工程中應用十分廣泛，很多工程因為沒有考慮共振效應而失敗，造成經濟上的損失和人員上的傷亡。因此，其研究價值不言而喻。

工業(yè)和運輸業(yè)中廣泛采用機器作原動力，機械振動的危害越發(fā)嚴重，振動控制要求日益迫切。汽輪機、水輪機和電機等動力機械，汽車、火車、船舶和飛機等交通運輸工具，以及工作母機、礦山機械和工程機械等，都沿著高速重載方向發(fā)展，其振動也日益強烈。精密機床和精密加工技術的發(fā)展中，如果離開嚴格隔振的平靜環(huán)境，工作就不正常，無法達到預期的精度目標。材料工業(yè)和建筑工業(yè)的發(fā)展中，廣泛采用高強度的建筑材料，建筑高度不斷攀升使得建筑受風載激勵后振幅達幾米之大，難以滿足舒適和安全要求，倘不能減振，此類高樓就無法繼續(xù)發(fā)展下去。飛機、導彈、坦克、戰(zhàn)車通常在最為惡劣的環(huán)境中工作。因此，軍工部門對減振環(huán)節(jié)的要求也日漸增多。尤其是如今的精確打擊方向的研究，更需要減振理論的支持。

無論是民用工業(yè)還是軍事工業(yè)，其產品性能都與減振技術密切相關。產品性能又決定了企業(yè)的利潤效益。因此，關于振動控制的研究永不過時 。

本項目的最大創(chuàng)新之處在于將減震耗能控制概念引入大跨度地下空間結構的防災減災中。首先，從構件層次，開展了剪切板阻尼器減震裝置的低周反復加載實驗，揭示了高軸壓比條件下剪切板阻尼器的力學性能和耗能機制，提出了考慮軸壓比影響的恢復力模型；其次，建立了適用于地下結構的高軸壓比剪切板阻尼器的有限元建模方法，并采用上述模型進行了減震控制地下結構非線性地震響應時程分析，研究成果有助于初步驗證剪切板阻尼器的減震效果并揭示其在大跨度地下結構中的消能減震機理；最后，開展了阻尼器優(yōu)化布置和震害控制方法研究，以阻尼器—結構強度比作為減震設計性能參數(shù)，提出了優(yōu)化設計方法和最優(yōu)設計性能參數(shù)范圍。本項研究是大跨度地下結構減震控制理論與關鍵技術的初步探索，具有重要的科學理論價值和創(chuàng)新性。