大跨度懸索橋耗能機(jī)制及振動(dòng)控制研究項(xiàng)目摘要

本項(xiàng)目對(duì)無窮推動(dòng)力系統(tǒng)及控制系統(tǒng)中的若干基本問題進(jìn)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(duì)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(yīng)用慣性流形的理論研究了滑動(dòng)模控制問題,得到了有限維滑動(dòng)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(dòng)模滑向平衡點(diǎn),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(jié)果:以上的結(jié)果共寫成論文9篇.本項(xiàng)目已完成了原定的研究計(jì)劃. 2100433B

隨著我國地下空間結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)抵御地震災(zāi)害的能力。本項(xiàng)目針對(duì)大跨度地下空間結(jié)構(gòu)，著重研究采用剪切型耗能控制策略，以實(shí)現(xiàn)減輕大跨度地下空間結(jié)構(gòu)震害的機(jī)理。本項(xiàng)目首先從地下結(jié)構(gòu)高軸壓比條件下的剪切板阻尼器低周反復(fù)加載試驗(yàn)出發(fā)，探索高軸壓比下剪切板阻尼器的耗能機(jī)制，建立適合地下結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)特點(diǎn)、考慮高軸壓比影響的剪切板阻尼器恢復(fù)力模型；將上述模型應(yīng)用于大跨度地下空間結(jié)構(gòu)的非線性地震響應(yīng)時(shí)程分析，通過系統(tǒng)的精細(xì)化數(shù)值模擬，基于能量概念，揭示強(qiáng)震作用下大跨度地下結(jié)構(gòu)的消能減震機(jī)理，提出可用于地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的震害控制理論和方法。研究成果有望促進(jìn)大跨度地下結(jié)構(gòu)消能減震機(jī)理的深入認(rèn)識(shí)，推動(dòng)先進(jìn)抗震設(shè)計(jì)理念和減震控制技術(shù)在地下結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

振動(dòng)控制在現(xiàn)代工程中應(yīng)用十分廣泛，很多工程因?yàn)闆]有考慮共振效應(yīng)而失敗，造成經(jīng)濟(jì)上的損失和人員上的傷亡。因此，其研究?jī)r(jià)值不言而喻。

工業(yè)和運(yùn)輸業(yè)中廣泛采用機(jī)器作原動(dòng)力，機(jī)械振動(dòng)的危害越發(fā)嚴(yán)重，振動(dòng)控制要求日益迫切。汽輪機(jī)、水輪機(jī)和電機(jī)等動(dòng)力機(jī)械，汽車、火車、船舶和飛機(jī)等交通運(yùn)輸工具，以及工作母機(jī)、礦山機(jī)械和工程機(jī)械等，都沿著高速重載方向發(fā)展，其振動(dòng)也日益強(qiáng)烈。精密機(jī)床和精密加工技術(shù)的發(fā)展中，如果離開嚴(yán)格隔振的平靜環(huán)境，工作就不正常，無法達(dá)到預(yù)期的精度目標(biāo)。材料工業(yè)和建筑工業(yè)的發(fā)展中，廣泛采用高強(qiáng)度的建筑材料，建筑高度不斷攀升使得建筑受風(fēng)載激勵(lì)后振幅達(dá)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(jī)、導(dǎo)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(duì)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(chǎn)品性能都與減振技術(shù)密切相關(guān)。產(chǎn)品性能又決定了企業(yè)的利潤效益。因此，關(guān)于振動(dòng)控制的研究永不過時(shí) 。

本項(xiàng)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(jié)構(gòu)的防災(zāi)減災(zāi)中。首先，從構(gòu)件層次，開展了剪切板阻尼器減震裝置的低周反復(fù)加載實(shí)驗(yàn)，揭示了高軸壓比條件下剪切板阻尼器的力學(xué)性能和耗能機(jī)制，提出了考慮軸壓比影響的恢復(fù)力模型；其次，建立了適用于地下結(jié)構(gòu)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(jìn)行了減震控制地下結(jié)構(gòu)非線性地震響應(yīng)時(shí)程分析，研究成果有助于初步驗(yàn)證剪切板阻尼器的減震效果并揭示其在大跨度地下結(jié)構(gòu)中的消能減震機(jī)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(jié)構(gòu)強(qiáng)度比作為減震設(shè)計(jì)性能參數(shù)，提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和最優(yōu)設(shè)計(jì)性能參數(shù)范圍。本項(xiàng)研究是大跨度地下結(jié)構(gòu)減震控制理論與關(guān)鍵技術(shù)的初步探索，具有重要的科學(xué)理論價(jià)值和創(chuàng)新性。