多維隔減震裝置力學(xué)性能及受控結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析.pdf

1、結(jié)構(gòu)振動控制是一種新型的抗震技術(shù)，其中以基礎(chǔ)隔震技術(shù)的理論最為成熟，因而得到了廣泛的應(yīng)用。但是，目前所提出的一些控制裝置或系統(tǒng)只是最大限度地減少或隔離水平地震作用，而對豎向地震作用幾乎沒有影響。地震作用是一種多維激勵，結(jié)構(gòu)在單維與多維地震作用下的響應(yīng)是不同的，特別是對一些大型的復(fù)雜的或重要的結(jié)構(gòu)，僅僅考慮水平向隔減震顯然是不全面的。因此，多維隔減震問題是一個非常重要的研究課題，但是國內(nèi)外對多維隔減震的研究尚處于初期階段。本文所研究的多維

2、隔減震裝置(專利號.ZL200610097219.3)能夠有效減少水平向和豎向的動力反應(yīng)。此外，多維隔減震裝置的性能受其參數(shù)的影響很大，參數(shù)選取不合理就達不到控制要求，因此，很有必要對其進行參數(shù)優(yōu)化分析。
　　 本文對多維隔減震裝置進行了研究分析，所展開的主要工作和結(jié)論如下：
　　 1，對多維隔減震裝置水平向與豎向性能試驗數(shù)據(jù)進行分析。試驗分析表明：加載頻率、位移幅值均對多維隔減震裝置的等效受拉剛度和等效受拉阻尼有著顯著

3、影響；多維隔減震裝置的動態(tài)性能參數(shù)剪切儲能模量G1、剪切損耗模量G2和損耗因子η均隨著頻率的增大而增大，隨著位移幅值的增大而減小：每圈耗能Ed隨著頻率與位移幅值的增大而增大；多維隔減震裝置的力學(xué)模型中應(yīng)當(dāng)考慮到頻率和位移幅值對粘彈性阻尼器力學(xué)性能的影響。
　　 2，對目前常用的粘彈性材料的力學(xué)模型進行了闡述和評價，為了更好的確定粘彈性材料的力學(xué)性能，提出了一種同時考慮溫度、頻率和位移幅值影響的粘彈性材料力學(xué)模型。從溫度因素與損傷

4、指標(biāo)兩個方面考慮了位移幅值對粘彈性材料力學(xué)性能的影響，通過修正Doolittle方程和損傷變量方程分別推導(dǎo)了位移移位因子與損傷指標(biāo)，結(jié)合等效標(biāo)準(zhǔn)固體模型，提出了修正等效標(biāo)準(zhǔn)固體模型。數(shù)值分析結(jié)果表明：儲能模量G1和損耗因子η的試驗值與計算值擬合的較好，滿足應(yīng)用要求。該模型能夠較好的計算粘彈性材料的儲能模量G1和損耗因子η在不同溫度、頻率和位移幅值下的值，以便實際應(yīng)用。
　　 3，基于能量方程研究了多維隔減震裝置的參數(shù)優(yōu)化問題，從

5、能量角度提出了基于遺傳算法的目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)，建立了多維隔減震裝置參數(shù)優(yōu)化模型。以柱面網(wǎng)殼隔減震為例，基于遺傳算法和能量方程，采用ANSYS和MATLAB并行對其進行參數(shù)優(yōu)化分析，并分析了該方法對地震波的敏感性。結(jié)果表明：基于能量方程的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，通過遺傳算法優(yōu)化分析得到的多維隔減震裝置參數(shù)能夠使得結(jié)構(gòu)的位移和應(yīng)力得到有效的控制，并且是最優(yōu)控制；同時也表明該優(yōu)化方法受不同地震波的影響較小。
　　 4，將多維隔減震裝置加入到-凱威特