磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器振動控制理論與試驗研究.pdf

1、首先綜述了結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)和調(diào)諧液柱阻尼器研究現(xiàn)狀,指出了TLCD半主動控制研究存在的問題。結(jié)合磁流變(MR)阻尼器具有結(jié)構(gòu)簡單、阻尼力連續(xù)逆順可調(diào)范圍大、響應(yīng)快等優(yōu)點,以及調(diào)諧液柱阻尼器(TLCD)具有構(gòu)造簡單、使用經(jīng)濟的優(yōu)良特性,研制了具有半主動控制性能的磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器(MR-TLCD)。依據(jù)Langrage方程,建立了MR-TLCD、結(jié)構(gòu)—MR-TLCD系統(tǒng)和橋梁—MR-TLCD系統(tǒng)動力方程,仿真分析了MR-TLCD的減振

2、性能,并通過單自由度結(jié)構(gòu)—MR-TLCD系統(tǒng)的被動、半主動控制試驗,進一步評估了MR-TLCD的振動控制效果。主要研究內(nèi)容包括:
　　 (1)研制了適合試驗和工程應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)剪切式MR阻尼器,根據(jù)旋轉(zhuǎn)剪切式MR阻尼器力學(xué)性能試驗,提出了MR阻尼力中的庫侖摩擦阻尼力峰值與輸入電流的玻爾茲曼函數(shù)關(guān)系,并證明了基于玻爾茲曼函數(shù)的Bingham模型是合理的。進一步準確描述MR阻尼器力學(xué)特點,克服Bingham模型在零速度附近不能說明阻尼力

3、與速度的關(guān)系,采用了增加慣性力項的改進滯回力學(xué)模型,并由智能粒子群算法辨識了該模型參數(shù)。
　　 (2)研制了MR-TLCD減振裝置,經(jīng)MR-TLCD受簡諧荷載時的七種輸入電流試驗分析,建立了帶有阻尼比修正系數(shù)的MR-TLCD動力方程。通過試驗與理論分析的MR-TLCD動力放大系數(shù)對比,擬合了阻尼比修正系數(shù)與輸入電流之間的函數(shù)關(guān)系。與半主動控制試驗對比,說明了采用阻尼比修正系數(shù)的MR-TLCD動力模型是正確的。
　　 (3

4、)依據(jù)Lagrange方程,基于MR-TLCD力學(xué)模型,建立了試驗/工程應(yīng)用的單/多自由度結(jié)構(gòu)—MR-TLCD系統(tǒng)的動力方程。提出了結(jié)構(gòu)—MR-TLCD系統(tǒng)減振時域及頻域分析方法,仿真分析了結(jié)構(gòu)—MR-TLCD系統(tǒng)受隨機風(fēng)荷載作用時的被動控制減振效果結(jié)果表明:結(jié)構(gòu)峰值及均方根值減振效果,隨MR-TLCD輸入電流大小和質(zhì)量比而變化,且結(jié)構(gòu)加速度控制效果優(yōu)于位移控制。
　　 (4)拓展MR-TLCD減振裝置應(yīng)用領(lǐng)域,分析了MR-TL

5、CD抑制橋梁風(fēng)振被動控制效果。簡諧荷載和隨機風(fēng)荷載仿真分析得到:四種截面類型的MR-TLCD都存在一個最小平均動力放大系數(shù)比及相對應(yīng)的最優(yōu)電流值;扭轉(zhuǎn)峰值和均方根的角加速度控制都優(yōu)于角位移減振效果。
　　 (5)基于單自由度結(jié)構(gòu)—MR-TLCD系統(tǒng)動力方程,從MR-TLCD耗能受力角度分析,詳細闡述了MR阻尼力和TLCD恢復(fù)力耗能情況,提出了基于耗能力的簡單雙態(tài)和兩級雙態(tài)半主動控制算法。半主動控制數(shù)值仿真分析表明,這兩種控制算法