高聳塔架結(jié)構(gòu)振動(dòng)反應(yīng)的智能混合控制.pdf

1、合肥電視塔高339m,是國內(nèi)在建的第一高鋼塔,其在強(qiáng)風(fēng)和地震作用下的動(dòng)力反應(yīng)較為顯著.長沙——崗市湘江大跨越輸電線塔高106m,導(dǎo)線跨距832m,塔線體系在外荷載作用下耦聯(lián)振動(dòng)顯著.本文以這兩個(gè)大型工程項(xiàng)目為背景,對(duì)被動(dòng)及智能半主動(dòng)阻尼器用于高聳塔架結(jié)構(gòu)的風(fēng)振及地震反應(yīng)控制進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究.本文采用不同單元分別建立了合肥塔的梁系和桿系三維空間有限元模型,進(jìn)行了合肥塔的動(dòng)力特性分析并比較了兩種三維模型的差異.在此基礎(chǔ)上,基于幾個(gè)基本假

2、設(shè)由三維模型縮聚形成二維串聯(lián)多自由度動(dòng)力模型.本文利用隨機(jī)振動(dòng)理論模擬了合肥電視塔的順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)荷載,并進(jìn)行了合肥電視塔的風(fēng)振反應(yīng)分析.同時(shí),討論了地震波輸入和處理的有關(guān)問題,并進(jìn)行了合肥電視塔的地震反應(yīng)分析.本文對(duì)導(dǎo)線動(dòng)力分析的多質(zhì)點(diǎn)模型進(jìn)行了系統(tǒng)研究,結(jié)合工程實(shí)際分析了其計(jì)算結(jié)果并進(jìn)行了相應(yīng)的參數(shù)分析.本文基于大型有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行二次開發(fā),構(gòu)建了輸電塔線體系力學(xué)分析的APDL模塊,應(yīng)用該模塊建立了湘江輸電塔的三維空間有限

3、元模型并進(jìn)行了動(dòng)力特性分析.在此基礎(chǔ)上模擬了結(jié)構(gòu)多維脈動(dòng)風(fēng)荷載,進(jìn)行了塔線耦聯(lián)體系的動(dòng)力特性分析以及風(fēng)振反應(yīng)和地震反應(yīng)分析.本文研究了被動(dòng)摩擦阻尼器的力學(xué)模型,提出了基于滑移量的摩擦阻尼單元力——變形關(guān)系,并設(shè)計(jì)了適用于高聳塔架結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的摩擦阻尼器.本文結(jié)合當(dāng)前半主動(dòng)阻尼器和智能材料的最新研究進(jìn)展,詳細(xì)討論了兩類智能半主動(dòng)阻尼器的構(gòu)造和特點(diǎn).設(shè)計(jì)了壓電陶瓷智能摩擦阻尼器裝置,推導(dǎo)了壓電材料參數(shù)、外加電場(chǎng)以及阻尼器參數(shù)與摩擦起滑力的關(guān)

4、系.此外還結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果詳細(xì)介紹了MR阻尼器修正的Bingham模型.本文對(duì)被動(dòng)及智能半主動(dòng)阻尼器用于高聳塔架結(jié)構(gòu)風(fēng)振和地震反應(yīng)控制進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究.本文通過對(duì)三種阻尼器的風(fēng)振和地震反應(yīng)控制的詳細(xì)的參數(shù)研究,分析了各種因素對(duì)振動(dòng)控制效果的影響,得出了一些有價(jià)值的結(jié)論.在半主動(dòng)控制策略方面,本文提出了基于局部反饋的固定增量控制控制策略和基于智能控制理論的模糊半主動(dòng)控制策略,并將它們用于高聳塔架結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制.本文研究表明,采用這兩種控制