基于新型形狀記憶合金防屈曲支撐的海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制研究.pdf

1、海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)昂貴，所處的海洋環(huán)境十分復(fù)雜和惡劣。對(duì)海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的振動(dòng)控制是保證結(jié)構(gòu)安全性和耐久性的重要措施。采用耗能減震體系可以延長結(jié)構(gòu)壽命，同時(shí)還會(huì)降低海洋平臺(tái)的維護(hù)和檢測費(fèi)用，具有重要的意義。
　　 防屈曲支撐(Buckling-RestrainedBrace，簡稱BRB)是一種新型耗能減振構(gòu)件，具有工作性能穩(wěn)定、耗能減振效果顯著、施工安裝方便、經(jīng)濟(jì)、設(shè)計(jì)靈活不影響建筑物美觀等諸多優(yōu)點(diǎn)，使其成為各種新建、改

2、造和加固結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的較佳選擇。
　　 近年來，形狀記憶合金（ShapeMemoryAlloy，簡稱SMA）在多種領(lǐng)域中應(yīng)用范圍廣泛。SMA的兩個(gè)基本特性是形狀記憶效應(yīng)和超彈性，其中超彈性是土木工程領(lǐng)域中最值得關(guān)注的力學(xué)性能之一。本文以SMA作為核心耗能材料制成防屈曲支撐（下文簡稱SMA-BRB），并將其應(yīng)用于JZ20-2MUQ海洋平臺(tái)中，通過有限元軟件ANSYS分析該支撐對(duì)海洋平臺(tái)的減振控制效果。
　　 隨著振動(dòng)控制技

3、術(shù)的不斷發(fā)展，“智能化”技術(shù)被引入結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制中，以期解決現(xiàn)在復(fù)雜結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制問題。結(jié)構(gòu)智能控制主要包含兩方面內(nèi)容，一是以智能控制算法為基礎(chǔ)的智能控制，如模糊控制和遺傳算法等;二是以智能驅(qū)動(dòng)或智能阻尼裝置為基礎(chǔ)的智能控制，如壓電材料和形狀記憶合金等。
　　 本文的主要研究內(nèi)容:
　　 (1)對(duì)SMA-BRB支撐施加靜力往復(fù)位移荷載，分析其塑性滯回性能進(jìn)而考察其耗能能力。采用ANSYS有限元軟件對(duì)設(shè)計(jì)的支撐進(jìn)行了有限元仿

4、真分析。將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)測試結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)得到的結(jié)果吻合，支撐克服了普通支撐受壓容易屈曲的缺點(diǎn)，使得結(jié)構(gòu)受力更合理。表明這種防屈曲支撐有良好的滯回耗能特性，可應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制中。
　　 (2)將SMA-BRB支撐應(yīng)用于導(dǎo)管架式海洋平臺(tái)，利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)海洋平臺(tái)進(jìn)行抗震和冰激分析，對(duì)比平臺(tái)增設(shè)支撐前后的振動(dòng)控制效果，據(jù)此分析支撐體系的減振效果。為了充分發(fā)揮SMA-BRB的作用，需降低原

5、結(jié)構(gòu)自身剛度，故將海洋平臺(tái)原結(jié)構(gòu)設(shè)置隔振層形成海洋平臺(tái)隔振結(jié)構(gòu)以增加隔振層變形，從而增強(qiáng)耗能能力。研究結(jié)果表明設(shè)置支撐后的海洋平臺(tái)隔振結(jié)構(gòu)導(dǎo)管架端帽處的最大位移、甲板處的最大加速度均有較好的控制效果，提升了平臺(tái)的穩(wěn)定性、安全性和舒適感。
　　 (3)將SMA-BRB與橡膠隔振墊結(jié)合形成智能隔振體系，通過模糊控制算法調(diào)節(jié)該支撐體系的輸出控制力。并以渤海JZ20-2MUQ海洋平臺(tái)為例進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證模糊控制算法在海洋平臺(tái)振動(dòng)控制中