多維地震激勵下大跨空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)MR阻尼器振動控制研究.pdf

1、大跨空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)由于具有造型優(yōu)美、剛度大、質(zhì)量輕、跨越能力強等優(yōu)點，目前被廣泛應(yīng)用于大型體育場館、展覽館、歌劇院、候車廳等公共建筑以及大跨度廠房、停機庫、車間等工業(yè)建筑，其抗震安全性問題也日益受到關(guān)注。目前，針對空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在地震作用下的被動控制已有較多研究，但對于半主動控制與智能控制的研究則較少。而與被動耗能減振控制相比，半主動控制與智能控制更能充分體現(xiàn)結(jié)構(gòu)振動控制思想的積極、主動與自適應(yīng)的特征，具有廣闊的應(yīng)用前景，是空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)減震

2、控制的一個重要發(fā)展方向。
　　 為此，本論文基于磁流變(MR)阻尼器的智能阻尼可控特性，針對大跨空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在多維地震激勵下的振動控制相關(guān)問題進行研究，具體包括：
　　 (1)對比分析了MR阻尼器主要工作模式和力學(xué)模型的優(yōu)缺點，基于修正Bingham力學(xué)模型研究了MR阻尼器的BP式逆向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以有效實現(xiàn)位移和半主動控制力到控制電流的逆向反饋，為工程應(yīng)用中的控制器終端提供決策依據(jù)；
　　 (2)基于ANSYS

3、通用有限元軟件建立大跨空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型，采用超單元法提取網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體剛度、質(zhì)量和阻尼矩陣，并基于MATLAB/SIMULINK仿真平臺，構(gòu)建了大跨空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在多維地震激勵下的MR阻尼器半主動控制數(shù)學(xué)模型和仿真系統(tǒng)；
　　 (3)基于LQR經(jīng)典最優(yōu)算法推導(dǎo)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的空間主動最優(yōu)控制力，然后利用限界Hrovat優(yōu)化控制算法確定MR阻尼器的半主動控制力，并與修正Bingham力學(xué)模型的BP式逆向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行有效融合，實現(xiàn)了控

4、制電流的實時決策，建立了大跨空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的半主動控制策略，并通過一雙層柱面網(wǎng)殼模型算例，驗證了該控制策略在網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)承受多維地震激勵作用時的有效性。
　　 (4)針對典型的單層施威德勒球面網(wǎng)殼和單層凱威特型球面網(wǎng)殼進行了參數(shù)分析，涉及參數(shù)包括：地震動輸入(波形和加速度峰值)、阻尼器布置方式、矢跨比和跨度，探討了MR阻尼器在不同參數(shù)下的控制規(guī)律，給出了MR阻尼器應(yīng)用于大跨空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計建議。
　　 (5)依據(jù)沿對結(jié)構(gòu)基頻