陆赢祺[1]2002年在《两结构互联体系的高效阻尼控制》文中研究指明本文对两结构互联体系的高效被动阻尼控制问题进行了数值模拟分析和振动台试验研究。主要内容如下： 1．考虑阻尼器的非线性滞回特性，对两结构高效被动阻尼控制体系(HEDMS)的地震反应及体系参数对控制效果的影响进行了仿真分析。结果表明，通过选择适当的控制装置工作参数，HEDMS装置能充分利用体系中各子结构之间的相互作用，高效地发挥履历型阻尼器的耗能能力，取得显着的减震控制效果；两子结构频率对控制效果有较大的影响。 2．在仿真分析的基础上，设计制造了两个钢框架模型和软钢阻尼器控制装置，对两结构互联体系高效被动阻尼控制进行了模拟地震振动台试验研究，完成了小震、中震和大震等工况下的振动台试验。试验结果表明，只要选择合适的控制装置工作参数，HEDMS控制装置能有效地削减受控结构的内力反应，降低受控结构的位移和加速度反应，具有较好的控制效果，是一种有较高的可靠性和较好的控制效果的被动控制装置。 3．对两结构互联体系高效被动阻尼控制的理论结果和试验结果进行了对比分析，进一步证实了HEDMS装置的有效性。 4．在理论和试验研究的基础上，提出了在两(多)结构互联体系高效阻尼控制研究中需要进一步深入探讨的一些问题，并就结构控制的未来发展作出展望。
彭凌云[2]2004年在《向心式摩擦阻尼器的理论分析及应用研究》文中研究表明摘 要 向心式摩擦阻尼器（EDR）具有一些不同于常见阻尼器的特点：采用不同的参数配置，可以提供多种滞回模型。其中叁角形滞回模型和双旗帜形滞回模型具有自回位功能，即完全卸载后，阻尼器不存在残余变形；另外具有叁角形滞回性能的单元实际上是一种变刚度单元，可通过被动方式在一定程度上实现的半主动控制。本文从被动耗能减震的角度对向心式摩擦阻尼器的叁种滞回模型（叁角形、双旗帜形和矩形滞回模型）的减震性能进行研究，包括以下几个方面的内容： 详细介绍向心式摩擦阻尼器提供叁角形、双旗帜形和矩形滞回模型时的参数配置情况；通过阻尼器内部元件静力平衡分析，推导了叁角形和双旗帜形滞回模型中加载刚度、卸载刚度与阻尼器构造参数之间的对应关系，给出了加载刚度和卸载刚度的计算公式，为阻尼器的设计和制造提供依据。并基于这些公式，研究了 5 个构造参数对加载刚度的影响，讨论了如何提高向心式摩擦阻尼器出力吨位；进行了拟静力试验研究，实现了上述叁种滞回模型，并对刚度公式进行了初步的验证； 对具有矩形、叁角形滞回性能的单自由度体系的自由振动以及具有矩形、叁角形和双旗帜形滞回性能的单自由度系统的稳态响应进行了研究和讨论，推导了叁种滞回模型的等效参数的计算公式，这叁方面的研究结果定性的描述了叁种滞回模型的特性及其减震性能； 为计算包含滞回单元结构体系的地震响应，本文较为详细地研究了当非线性单元的滞回模型为分段线性函数时，求解此类系统动力响应的四种非线性算法，包括 Newton-Raphson 法、虚拟荷载迭代法、近似寻找拐点的非迭代方法以及精确寻找拐点的非迭代方法。对四种算法的计算精度、效率进行了比较，对各算法在编程中应该注意的问题进行了说明，给出了实现叁种滞回模型的程序代码。 通过数值模拟计算，基于非线性反应谱，研究了叁角形滞回模型的叁个刚度、双旗帜形滞回模型的起滑力、矩形滞回模型的起滑力和过渡刚度这 6 个参数对包含它们的结构系统的动力响应的影响。研究结果表明：滞回参数对减震效果的影响与线性结构周期 T 在线性反应谱中对应的位置有关，当 T 位于结构某项反应谱的上升段时，增大滞回单元等效刚度可以减小结构的该反应，反之，则将增大结构该项反应。 从特定地震激励下的减震效果以及地震强度变化时减震效果的变化情况这两个方面对叁角形、双旗帜形和矩形滞回单元的减震性能进行了比较，结果表明矩形滞回单元具有很好的减震效果，但其减震效果随地震强度的增加而减弱；叁角形和双旗帜形滞回单元的减震效果随地震强度的变化很小。因而，在不能准确 － I －<WP=5>北京工业大学工学硕士学位论文预料地震强度时，本文认为叁角形和双旗帜形滞回单元较矩形滞回单元更具优势。最后，本文对叁角形滞回单元在相邻结构减震控制中的应用进行了研究：推导了两个单自由度互联结构体系在简谐力作用下的稳态响应解，并对连接单元的刚度、阻尼参数以及相邻结构的周期比对互联体系稳态响应的影响进行了讨论，并在此基础上通过数值模拟,讨论了叁角形滞回单元在相邻结构减震控制中的应用范围。结果表明：当地震能量比较集中时，不宜采用互联结构形式进行减震。
黄潇[3]2013年在《地震作用下相邻结构的碰撞反应及控制》文中提出现代城市中，由于人口密集且土地有限，建筑物建造的越来越密集，这就导致相邻建筑结构之间的间距过小。或者由于建筑造型或者使用功能的要求，许多高层建筑都设计成由多个子结构组成的主-从结构。在地震作用下，相邻建筑结构之间可能会发生碰撞。对相邻结构碰撞响应以及防碰撞措施的研究，在土木工程结构的地震防护中有十分重要的现实意义。本文综合理论分析、数值模拟等手段，开展了以下几方面的研究工作：(1)基于Hertz理论推导出了新的Hertzdamp碰撞分析模型，对该模型中的阻尼常数的表达式进行了修正,通过数值验证得出该模型能够更加精确的模拟碰撞反应。然后对近断层地震作用下隔震建筑与相邻结构相碰撞的动态响应特性进行了研究，对比分析了隔震建筑与限位装置、与相邻非隔震结构以及与相邻隔震结构相碰撞时的响应特性。结果表明碰撞时基础隔震仍然能减轻上部结构的地震响应，在碰撞时加速度的敏感性大于层间位移的敏感性，并通过对比分析得出隔震建筑与两边结构相碰撞的次数要明显大于仅与一边结构相碰撞的次数。(2)对地震作用下连接相邻结构的Kelvin型粘弹性阻尼器优化参数理论表达式的适用性作了详细的研究。共有两种减震控制目标，使主结构的平均相对振动能量最小和使两相邻结构的总平均相对振动能量最小。采用虚拟激励法，详细分析了结构模态阻尼比和场地条件的变化对粘弹性阻尼器优化参数的影响。结构模态阻尼比的变化对粘弹性阻尼器的优化参数取值影响不大，当两结构的阻尼比相同或者不同时，优化参数值都与理论值非常一致。不同场地条件下粘弹性阻尼器的优化参数值均与理论值吻合良好，更进一步的验证了基于两结构的第一阶自振频率和总质量来得到粘弹性阻尼器优化参数的正确性。(3)采用两步法优化设计方法，对地震作用下连接两相邻结构的粘弹性阻尼器的优化布置问题进行了研究。得出当两结构间布置的粘弹性阻尼器数目越多时，粘弹性阻尼器最优布置与最不利布置时的控制效果相差越小。应避免仅布置1个粘弹性阻尼器的情况；当布置多个粘弹性阻尼器时，宜在结构的顶部和下部分布布置；当粘弹性阻尼器数量更多时，优化布置的必要性变得很小，可直接根据实际工程要求来进行布置。通过更进一步的研究表明，粘弹性阻尼器数目的优化对控制效果影响很小，重点在于对确定数目的粘弹性阻尼器的布置位置的优化。(4)对近断层地震作用下连接相邻结构的非线性滞回阻尼器的性能进行了研究。采用Bouc-Wen模型模拟结构的滞回特性，并采用常规地震波（底波）与模拟近断层特性的等效速度脉冲进行迭加生成近断层地震波。采用参数化研究得到了非线性滞回阻尼器最优的屈服力和屈服位移，然后对非线性滞回阻尼器的控制效果进行了评价。数值分析结果表明，在加速度峰值相同的不同近断层地震波激励下，非线性滞回阻尼器的最优的屈服力和屈服位移相差不大；安装滞回阻尼器能大大减小近断层地震作用下相邻结构的振动总能量。
李春锋[4]2008年在《高层连体结构动力特性及地震响应分析》文中进行了进一步梳理高层连体结构是指两个塔楼或多个塔楼由设置在一定高度处的连接体(又称连廊)相连接而形成的一种复杂结构体。高层连体结构体系的特点是两个或多个塔楼间由于连体的存在而形成较强的空间耦联作用,其分析模型、动力特性、受力性能、破坏形式以及计算方法均较一般的单塔高层建筑复杂的多。按照现行《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2003的定义,连体结构属于“复杂高层建筑结构”,应采取更为严格的抗震措施来进行设计。本文以典型的高层双塔连体结构为对象,对其计算模型、动力特性、抗震设计方法与水平地震作用下结构地震响应,并采用串并联质点系层模型对连接体刚度变化时连接体的位移响应方差的影响、连体结构扫频振动试验分析等做了较为系统的研究。主要内容如下:1.高层连体结构体系的分类及计算模型的研究。由于高层连体结构形式的多样性,其各自的动力特性及抗震性能也大相径庭,因此就必须首先进行分类,而不能直接进行笼统分析;在对连体结构分类的基础上,研究了各种计算模型(串并联模型、叁维有限元模型及连续模型等)在不同类型连体结构中的适用性。2.高层连体结构刚度矩阵、动力特性的研究。通过对高层连体结构采用“串并联刚片系层模型”刚度矩阵的分析,揭示了这种结构体系存在严重平扭耦联的深层原因;通过对其自由振动特征方程的分析,推导了对称双塔连体结构的六种基本振型形态;通过对这种结构体系振型参与系数的分析探讨了其振型参与系数与一般单塔结构体系存在较大差别的物理本质,并给出了这种结构体系的振型选取原则;最后通过几个算例分别采用前述各种模型对结构在连体位置发生变化时结构自振周期的变化做了分析。3.高层连体结构抗震设计方法及地震响应分析。对高层连体结构的抗震设计方法做了简单论述,说明振型分解反应谱法仍然适用于这种复杂结构体系;通过几个算例仍采用前述不同的计算模型分别研究了在水平单向、双向地震作用下结构的地震响应分析,深入讨论了不同结构形式在水平地震作用下的动力响应及连接体设置位置对结构变形和内力影响。4.高层连体结构平稳随机振动分析。对平稳随机响应的常规算法与高效的虚拟激励法进行了论述。以此为理论基础,运用我国学者林家浩提出的虚拟激励法,先求出单体在连体位置的自谱值,以单体的自谱响应作为连接体多点完全相干的平稳随机激励,得出了在平稳随机响应下连体位移响应方差的解析表达式,并对连接体在不同连接刚度、阻尼作用下的位移方差响应进行了详细讨论,得出了连体刚度、阻尼变化对连接体位移响应方差在一定范围内有较大的影响。5.连体结构扫频振动试验分析。简单介绍了试验模型的设计与制作、加速度传感器的布置以及连接体的布置与选型,并建立了SAP2000有限元模型。从结构的3阶自振频率与顶层加速度及顶层位移等叁个方面,将试验结果和有限元分析结果进行了对比。虽然扫频振动台的试验数据与有限元分析的计算结果存在一定的差异,但两者随着连接体在结构间位置的变化,其顶层的位移、加速度响应的变化规律基本一致。
閤东东[5]2010年在《利用主从结构相互作用的被动控制研究》文中进行了进一步梳理由于人口密集、土地有限,现代城市中相邻建筑结构之间的间距可能过小,些高层建筑也可能因使用功能要求设计成多个子结构组成的主从结构。在大地震作用下,相邻建筑结构间发生碰撞的可能性很大。采用耗能减震装置来连接相邻结构,利用结构间的相互作用耗能,这样既能吸收一部分地震能量,又可以避免结构间的碰撞,因此,开展相邻结构振动控制研究具有重要的意义。本文综合应用理论分析、数值模拟验证等手段在如下几个方面进行了研究,取得了一些有价值的成果：(1)基于双体单自由度体系间Kelvin型和Maxwell型阻尼器优化参数的理论表达式,通过理论推导得出相邻多自由度结构间Kelvin型和Maxwell型阻尼器优化参数与相邻结构的第一阶自振圆频率以及总质量有关的推论。以一个过滤白噪声激励下的不同高度相邻多自由度结构模型为例,通过大量的数值分析得出了结构间Kelvin型和Maxwell型阻尼器优化参数取值,并将参数化研究结果与基于理论表达式求得的结果进行比较,发现二者吻合良好。(2)将相邻结构振动控制体系运用于带裙房双塔楼结构中。对过滤白噪声激励下大底盘双塔楼结构间阻尼器优化参数的参数化结果和理论结果进行了比较,结果表明可取两塔楼结构的第一阶自振圆频率和塔楼总重计算得到阻尼器优化参数。对相邻结构控制体系与共享调谐质量阻尼器控制体系进行了比较,结果表明前者比后者更实用。以某一实际双塔楼结构为例,通过比较确定性地震波作用下阻尼器优化参数与理论结果的差别,证明了双体单自由度体系间Kelvin型和Maxwell型阻尼器优化参数表达式的实用性。(3)对考虑结构参数和阻尼器参数变异性的相邻结构振动控制体系进行了分析。结合某利用阻尼器连接的相邻随机结构,分析了其在确定性地震波激励以及随机演变地震激励下的响应,结果证明相邻结构振动控制体系具有鲁棒性,能够有效削弱地震作用下结构的随机响应。(4)采用改进遗传算法程序包对相邻结构间阻尼器位置进行了优化设计。基于相邻多自由度结构的第一阶自振圆频率和总质量,求得了Kelvin型和Maxwell型阻尼器优化参数。对采用二进制编码的遗传算法交叉算子和变异算子进行改进,解决了确定性数目的阻尼器在相邻结构间位置优化问题。将位置优化设计后的相邻多自由度结构响应与等效的双体单自由度体系响应进行了比较,研究结果表明,对于高度相同或者不同的相邻结构,基于等效双体单自由度体系求相邻多自由度结构间Kelvin型和Maxwell型阻尼器的优化参数是可行的。(5)对近断层地震激励下相邻结构间连接的粘滞流体阻尼器性能进行了研究。采用Bouc-Wen模型模拟结构的滞回特性,并采用常规地震波(底波)与模拟近断层特性的等效速度脉冲进行迭加生成若干条近断层地震波。通过大量的参数化研究得到了合适的粘滞流体阻尼器阻尼系数。基于阻尼器的滞回曲线、最大冲程以及最大输出力,对阻尼器的特性进行了评价。数值分析结果表明,安装阻尼器后的相邻结构动力反应大大减小；在加速度峰值相同的不同近断层地震波激励下,粘滞流体阻尼器的优化阻尼系数相差不大；以目前的技术条件可以制造出满足工程要求的流体阻尼器。
彭灏[6]2011年在《桥梁碰撞的伪能量半径时变谱分析方法与易损性分析》文中进行了进一步梳理桥梁是城市生命线系统的重要组成部分之一,桥梁在地震中的破坏,除了产生必要的修复费用而造成经济损失之外,由于其通行能力的下降造成的对日常出行,震后救援救灾工作乃至对城市和地区发展的影响,都会造成一定的经济和社会损失。地震风险分析作为对地震损失进行量化的手段,以易损性分析工作为前提。除此之外,易损性分析也可以帮助我们有针对性的对桥梁系统的薄弱环节进行加固,并提高管理部门的应急反应能力。本文采用基于pushover分析的易损性分析法,目的在于保留其方便快速的优点,避免了采用时程分析法时大量地震动的选取和复杂计算。由于现有方法不适用于分析偏心桥梁的地震易损性,也没有考虑桥梁的联间碰撞的影响,因此本文的研究目标在于对现有方法在此两方面进行完善。本文的主要研究内容有:1.介绍了伪能量半径法的基本原理,在此基础上提出了伪能量半径时变谱的概念,同时给出了利用地震动演化功率谱密度函数生成伪能量半径时变谱的方法,并基于此提出了计算线性单(多)自由体系之间碰撞效应的计算方法,可用于计算联间多次正碰撞和多次点面碰撞效应,所计算的结果具有平均意义,可为设计提供一定的建议。2.利用基于pushover方法的易损性分析法进行规则桥梁的纵向易损性分析,并在此基础上,给出了利用模态pushover方法进行非规则(偏心)桥梁易损性分析的方法步骤,并利用伪能量半径时变谱计算碰撞效应,对易损性分析的结果进行修正,得到考虑联间碰撞因素的易损性曲线。3.选取一定的研究对象,通过opensees平台对其进行了建模并给出了碰撞效应计算以及规则和非规则桥梁易损性分析的算例。讨论了碰撞效应与桥梁伸缩缝间距以及地震地面运动强度之间的关系。
李文印[7]2013年在《GMR磁传感器高性能驱动结构研究》文中研究表明1/f噪声是GMR磁传感器的主要噪声源,严重限制了GMR磁传感器的低频磁场探测能力,本研究团队依托国家自然科学基金提出了磁力线聚集垂动调制磁传感器结构,能有效克服1/f噪声影响,大幅提高GMR磁传感器的分辨力。驱动结构是垂动调制的关键,将会直接影响传感器的磁场调制效率、功耗和抗干扰能力,因此GMR磁传感器高性能驱动结构的研究对于提升传感器的性能具有重要意义。本文对桥结构与悬臂梁结构做了对比研究,结合垂动调制的实际情况,从谐振频率、振动幅度、品质因数、频率稳定性和抗干扰能力等方面对两种结构进行了对比研究,主要工作包括以下几个方面:阐述了磁力线调制的基本原理,引出了磁力线调制结构的作用;从理论上分析了垂动结构振动特性,得到了影响谐振频率与振动幅度的因素,并对两种不同结构作了分析比较;建立了压电振子的等效电路模型,给出了等效参数的求解方法。采用有限元法研究了两种结构的振动特性,建立了两种结构的有限元仿真模型,分析了振动模态,得到了更加适合于垂动调制的模态;并且研究了两种结构的抗干扰能力,从仿真结果来看,桥结构的抗干扰能力更强。对两种驱动结构的尺寸进行了分析与设计,根据所设计的结构尺寸制备了两种驱动结构,在制备工艺中分析了光刻与湿法腐蚀中应该注意的问题及解决方法,重点研究了导电种子层与调制膜的制备流程。最后,测量了两种结构的品质因数和频率稳定性等参数,对结果做了分析与比较。从测试结果来看,桥结构在品质因数与频率稳定性方面都有较大的优势,这说明桥结构更适合用于磁力线垂动调制。
参考文献：
[1]. 两结构互联体系的高效阻尼控制[D]. 陆赢祺. 北京工业大学. 2002
[2]. 向心式摩擦阻尼器的理论分析及应用研究[D]. 彭凌云. 北京工业大学. 2004
[3]. 地震作用下相邻结构的碰撞反应及控制[D]. 黄潇. 华中科技大学. 2013
[4]. 高层连体结构动力特性及地震响应分析[D]. 李春锋. 兰州理工大学. 2008
[5]. 利用主从结构相互作用的被动控制研究[D]. 閤东东. 华中科技大学. 2010
[6]. 桥梁碰撞的伪能量半径时变谱分析方法与易损性分析[D]. 彭灏. 哈尔滨工业大学. 2011
[7]. GMR磁传感器高性能驱动结构研究[D]. 李文印. 国防科学技术大学. 2013
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