建筑結(jié)構(gòu)利用磁流變阻尼器振動控制技術(shù)進展

大跨度拱橋磁流變阻尼器減震控制——大跨度拱橋磁流變阻尼器減震控制對拱橋這種大型結(jié)構(gòu)在地震激勵作用下實施減震控制是提高結(jié)構(gòu)安全性的重要途徑。為實現(xiàn)磁流變阻尼器在拱橋振動控制中的應用,提出在拱橋上設(shè)置磁流變阻尼器的減震控制方案。以改進的現(xiàn)象模型...

為進一步提高隔震高架橋的抗震性能,避免在強震下隔震支座位移過大,可以將附加減震措施與隔震支座配合使用,組成混合隔震系統(tǒng)?；谖灰瓶刂颇繕?研究了簡化的兩自由度高架橋線性模型分別在最優(yōu)被動控制、lqr主動控制、lqr-clipped磁流變(mr)阻尼器半主動控制及mr阻尼器skyhook控制下的地震響應。研究結(jié)果表明,基于skyhook控制的mr阻尼器控制效果可以達到lqr-clipped控制的效果,相對最優(yōu)被動控制也體現(xiàn)出一定的優(yōu)越性。并且skyhook控制系統(tǒng)簡單,具有較強的實用價值。

介紹了帶有磁流變阻尼器的液壓電梯的基本原理及節(jié)能方案,對無磁流變阻尼器的液壓電梯在運行過程中的能耗變化進行了比較,分析了電梯利用磁流變阻尼器節(jié)能的可能性。結(jié)果表明,磁流變阻尼器的液壓電梯具有更高的效能,從而大幅降低了液壓電梯的能耗。

磨削壓力控制是一個需要高控制精度的力控制系統(tǒng),磁流變液的可變阻尼特性很適合作為其控制元件。磁流變液的工作模式主要有剪切、擠壓和流動三種,其力矩輸出及控制特性都不相同。分析了常用的閥式和盤式兩種磁流變液阻尼器的計算模型,提出用可控比參數(shù)比較兩者的控制性能及輸出轉(zhuǎn)矩。并通過實驗驗證盤式阻尼器比閥式阻尼器有更好的可控性,更適于應用于磨削壓力控制。

在地震作用下,被動控制裝置往往會因為過度變形而失去其隔震功能。磁流變(mr)阻尼器是一種在結(jié)構(gòu)控制領(lǐng)域中表現(xiàn)出巨大應用潛力的半主動控制裝置。在房屋建筑基礎(chǔ)設(shè)置磁流變阻尼器對結(jié)構(gòu)進行振動控制。算例結(jié)果表明,mr阻尼器可以有效減小上部結(jié)構(gòu)的地震反應。

風振控制是高層建筑結(jié)構(gòu)抗風設(shè)計的一項重要內(nèi)容。本文對磁流變阻尼器半主動控制系統(tǒng)進行了優(yōu)化設(shè)計,首先對基于現(xiàn)代控制理論的半主動控制算法進行了討論,通過模擬分析,比較了分別基于經(jīng)典線性最優(yōu)控制算法和瞬時最優(yōu)控制算法下控制系統(tǒng)的控制效果;其次對控制律的選取進行了研究,通過算例分析,對分別采用“開-關(guān)”型控制律和改進型控制律時,系統(tǒng)的控制效果進行了比較分析。通過選擇合適的控制算法和控制律,使控制系統(tǒng)達到優(yōu)化。

研究了高沖擊載荷作用下的火炮磁流變后坐阻尼器,設(shè)計了一多階帶槽且經(jīng)過光滑處理的長行程磁流變阻尼器,運用電磁場有限元分析軟件對阻尼器結(jié)構(gòu)與磁路耦合問題進行了求解,分析了線圈繞向、活塞和鋼筒部件材料、飽和電流、阻尼通道等各種工況下阻尼器磁場分布情況,給出了沖擊載荷下的磁流變后坐阻尼器磁路設(shè)計一般準則.數(shù)值計算結(jié)果表明設(shè)計的長行程火炮磁流變后坐阻尼器滿足結(jié)構(gòu)與磁路設(shè)計要求.

以高沖擊、高速環(huán)境下的某口徑火炮反后坐裝置為研究對象,討論了后坐阻力對火炮靜止性和射擊穩(wěn)定性的影響,研究了磁流變阻尼器對火炮后坐運動的控制作用。設(shè)計了火炮磁流變后坐阻尼器及沖擊試驗平臺;考慮沖擊載荷激勵下慣性力的影響,建立了火炮反后坐裝置動力學模型并進行了計算仿真,對所設(shè)計長行程磁流變阻尼器進行了沖擊試驗,測試其在沖擊載荷下的動態(tài)特性,并進行了后坐過程半實物仿真控制。試驗結(jié)果表明設(shè)計的長行程火炮用磁流變阻尼器可有效抑制沖擊載荷激勵作用,為進一步實現(xiàn)火炮后坐力與行程控制的一體化設(shè)計和工程應用奠定了基礎(chǔ)。

通過比較被動、主動控制方法的控制效果,研究了磁流變(magneto-rheological)阻尼器半主動控制方法在高架橋梁抗震控制中的作用。根據(jù)高架橋梁的結(jié)構(gòu)特點,將典型的墩-支座-橋面結(jié)構(gòu)簡化為一個兩自由度的線性系統(tǒng),依據(jù)3個設(shè)計目標:最小化支座響應、最小化橋墩響應及最小化兩者響應,分別用高阻尼的橡膠支座進行被動控制、用二次線性調(diào)節(jié)器(lqr)方法進行主動控制、以mr阻尼器為半主動控制設(shè)備,用二次線性調(diào)節(jié)剪切最優(yōu)控制器(lqr-clipped)控制方法進行半主動控制。分別使用上述3種控制方法對同一個系統(tǒng),在ei-centro、gebze、maxico3種地震激勵下進行數(shù)值計算。數(shù)值結(jié)果表明,在最小化支座響應及最小化兩者響應控制目標時,mr半主動控制與主動控制具有相同的控制效果,但在最小化支座響應時,橋墩的響應很大;然而,最小化兩者響應時,支座及橋墩均有很好的控制效果。

傳統(tǒng)基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)性能參數(shù)固定，不能根據(jù)外部振動和載荷變化做出相應調(diào)整，在現(xiàn)代建筑隔震領(lǐng)域具有極大的局限性。磁流變彈性體（mre）因其優(yōu)異的磁控特性受到大家的廣泛關(guān)注，利用mre制作新型智能隔震支座是未來建筑隔震的重要方向。該文對目前mre在建筑抗震中的應用進行了總結(jié)，已有的研究結(jié)果表明，mre隔震支座較傳統(tǒng)基礎(chǔ)隔震器件在建筑隔震中擁有更好的隔震效果，其在建筑隔震領(lǐng)域擁有廣闊的前景。

磁流變光整加工技術(shù)研究進展

探討了一種新型耗能摩擦阻尼器的耗能原理及其在重型機械振動控制中的應用。研究表明,該阻尼器除具有傳統(tǒng)阻尼器的優(yōu)點外,還克服了傳統(tǒng)摩擦阻尼器只能提供恒定的摩擦力的缺點。同時,該阻尼器可以利用振源信號進行反饋控制,因此增大了耗能能力,提高了減振效果。有限元仿真分析證明,該新型摩擦阻尼器應用在重型機械上具有較好的減振效果。

為滿足扭矩高、空轉(zhuǎn)少、穩(wěn)定性好的要求,本文設(shè)計了一種碟型磁流變離合器,并對其進行了特性分析.根據(jù)賓漢流體的本構(gòu)方程,推導出了該種離合器在磁流變液體為固體狀態(tài)和液體狀態(tài)時扭矩傳遞的方程,即離合器剛性接合與滑動接合相互轉(zhuǎn)化時輸出扭矩發(fā)生階躍的理論依據(jù).同時設(shè)計實驗測試了該離合器輸出扭矩與電流變化的關(guān)系以及輸出盤與輸入軸達到同步響應所需時間.

摘要 磁流變阻尼器作為優(yōu)秀的半主動控制器件，已被廣泛運用于各種場合的振動控制。 為改善汽車的乘坐舒適性和行駛安全性，提出一種汽車磁流變半主動懸架的控制策略。 采用磁流變減振器的車輛半主動懸架系統(tǒng)，由于磁流變阻尼器結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、反 應迅速且阻尼可調(diào)，正在成為新型車輛懸掛的發(fā)展方向，本文基于磁流變可控流體本 構(gòu)關(guān)系的bingham模型，對影響車用磁流變減振器的阻尼力的各種因素進行了綜合分 析。本文中介紹車用阻尼器的應用與研究現(xiàn)狀；磁流變液的組成及磁流變效應基本原 理，分析磁流變減振器的工作原理及其數(shù)學模型，結(jié)合國內(nèi)外最新研究成果，綜述用 于汽車懸架的mr減振器的仿真模型、控制方法。磁流變液作為流變學特性可控的一種 智能材料，應用十分的廣泛。 關(guān)鍵詞：半主動懸架；磁流變效應；磁流變減振器；仿真模型；磁流變液 abstract magnetorheologicaldamper

根據(jù)磁流變液在磁場作用下的可控可逆特性,在傳統(tǒng)磁流變閥閥芯上纏繞三組勵磁線圈,與閥體一起組成4個可變阻尼間隙,形成一種外側(cè)圓環(huán)阻尼間隙多級調(diào)壓型磁流變閥。采用ansys有限元仿真軟件對多級調(diào)壓型磁流變閥進行了磁場仿真,得出了磁力線分布和磁感應強度大小?；诜抡婧筇幚頂?shù)據(jù)對磁流變閥進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,得出了該磁流變閥的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù),并對結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后阻尼間隙處的磁感應強度以及進出口閥壓差進行了對比分析。相關(guān)優(yōu)化設(shè)計方法和思路對磁流變閥設(shè)計具有一定的理論指導意義。

減隔震技術(shù)是通過引入隔震系統(tǒng)或阻尼裝置以降低結(jié)構(gòu)地震反應.本文首先簡要介紹常見的阻尼器在建筑結(jié)構(gòu)中的發(fā)展研究現(xiàn)狀,然后進一步對常用的黏滯阻尼器的減震機理及力學模型進行合理的論述,分析了黏滯阻尼器在建筑結(jié)構(gòu)抗震應用中的影響因素,并結(jié)合實際算例,對某建筑結(jié)構(gòu)進行基于黏滯阻尼器的減震分析,研究得到合理布置黏滯阻尼器對結(jié)構(gòu)的層間位移角控制明顯,可防止普通結(jié)構(gòu)在地震中的倒塌.本文研究可為黏滯阻尼器在建筑結(jié)構(gòu)抗震中的推廣應用提供參考.

1 《產(chǎn)品力學環(huán)境適應性設(shè)計》課程論文 這學期我選修了“產(chǎn)品力學環(huán)境適應性設(shè)計”這門專業(yè)課程，圍 繞著振動環(huán)境試驗，我們了解了振動環(huán)境試驗標準的制定發(fā)展和現(xiàn) 狀，下面結(jié)合課程內(nèi)容談一下我的理解。 課件中以殲八飛機研制中遇到過的振動問題為例，說明了振動環(huán) 境試驗標準貫徹實施的重要性。而且各種周期的、隨機的、瞬態(tài)的振 源產(chǎn)生的自由振動、強迫振動、自激振蕩、結(jié)構(gòu)振動等不但會降低飛 機的使用壽命，對其結(jié)構(gòu)強度產(chǎn)生不良影響，更會對駕駛?cè)藛T產(chǎn)生負 面影響。其實，不僅僅是飛機，很多軍用民用產(chǎn)品都需要進行振動環(huán) 境試驗。由振動引起的工作性能故障、失靈，工藝問題和構(gòu)件疲勞破 壞、裂紋擴展以至斷裂、機械磨損或電子器件壽命蛻變等長周期振動 破壞現(xiàn)象，便是振動功能試驗和耐久性試驗所要檢測的內(nèi)容。 振動環(huán)境試驗進行前需要制定一系列的標準。這些標準分為通用 和專用，通常分別適用于使用環(huán)境變化大和特定產(chǎn)品

從能量的角度出發(fā),介紹了幾種減小結(jié)構(gòu)振動的方法和一般情況下結(jié)構(gòu)減震的做法,并簡要說明了摩擦阻尼器的耗能原理。在閱讀了大量文獻的基礎(chǔ)上,介紹了最初的摩擦阻尼器的構(gòu)造形式和國內(nèi)外專家學者對摩擦阻尼器研究歷程。從設(shè)計出發(fā)點、結(jié)構(gòu)組成、耗能原理、試驗結(jié)果、模擬分析等方面介紹了幾種新型摩擦阻尼器,對現(xiàn)有摩擦耗能器不足之處、進一步需要解決的問題提出了一些個人觀點。

研究應用mr阻尼器對建筑結(jié)構(gòu)地震反應進行半主動控制的算法和原理。介紹了mr阻尼器的恢復力模型,并對其參數(shù)進行了設(shè)計,提出了基于全狀態(tài)反饋與基于觀測器的半主動h∞控制律。通過對裝有兩個mr阻尼器的六層框架結(jié)構(gòu)的地震反應分析表明,基于這兩種半主動控制律的控制方法能有效地減小結(jié)構(gòu)的地震反應,并且具有好的魯棒性能。

采用粘滯阻尼器對風荷載作用下的結(jié)構(gòu)振動進行了減振控制設(shè)計。采用有限元軟件對該減振結(jié)構(gòu)進行脈動風時程荷載作用下的時程分析,計算表明在設(shè)置非線性粘滯阻尼器后,該建筑結(jié)構(gòu)的風振加速度降低,頂層舒適度得到了改善,在風壓為0.50kn/m2和0.413kn/m2工況下頂層加速度峰值減小幅度分別為53.90%和82.97%。風荷載作用下粘滯阻尼器滯回曲線飽滿,具有顯著的耗能能力。

根據(jù)磁流變液的流變特性及典型先導式溢流閥的結(jié)構(gòu),分析磁流變先導式溢流閥設(shè)計中存在的關(guān)鍵技術(shù)難題。針對關(guān)鍵技術(shù)難題,設(shè)計一種磁流變先導式溢流閥,采用磁流變閥作先導閥,合理設(shè)計磁流變閥工作間隙的相對位置和大小,并對磁流變先導式溢流閥主閥的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計,可有效提高磁流變閥的阻尼力,降低磁流變先導式溢流閥的沖蝕和噪聲。

磁流變液離合器的磁路設(shè)計是離合器設(shè)計中的重要環(huán)節(jié),系統(tǒng)地分析了多盤式磁流變液離合器磁路設(shè)計中磁路結(jié)構(gòu)應該注意的因素。在此基礎(chǔ)上,建立一套基于磁飽和效應的磁路設(shè)計方法,應用磁路歐姆定律計算磁路所需磁通勢,并用ansys有限元分析軟件進行電磁場仿真。