MR阻尼器用于电视塔结构风振控制的研究

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合肥电视塔作为国内在建的第一高钢塔,其在强风作用下的动力反应较为显著。本文以这个大型工程项目为背景,讨论被动及智能半主动MR阻尼器用于高耸电视塔结构的风振反应控制。 本文采用线弹性杆单元建立合肥电视塔的三维空间有限元静力模型并进行了结构的动力特性分析,在此基础上,基于几个基本假设由三维模型缩聚形成二维串联多自由度动力模型。本文利用随机振动理论模拟了合肥电视塔的顺风向脉动风荷载,并进行了合肥电视塔的风振反应分析。 本文介绍了MR智能材料及MR智能阻尼器的特性,并详细介绍了几种主要的MR阻尼器的力学模型分析了各种模型的优缺点,特别是通过比较分析并结合实验分析结果详细介绍了本文所采用的MR智能阻尼器修正的Bingham模型。 本文主要是针对被动及智能半主动MR阻尼器用于高耸电视塔结构风振反应控制而进行的研究。在半主动控制策略方面,运用了两种控制策略:一种是基于最优控制理论的LQR半主动控制策略,另一种是基于局部反馈的模糊半主动控制策略。本文分别计算分析了这两种控制策略的控制效果,并对后一种控制策略进行了参数分析,最后比较了两种控制策略的优缺点。本文研究表明,采用这两种控制策略的智能阻尼器均能有效地减小结构的风振反应,并且减振效果对外荷载强度的变化不敏感。参数分析表明,半主动控制策略的参数对减振效果有显著的影响,合理的参数选择是智能阻尼器取得良好减振效果所必需的。 本文对MR阻尼器的固有特性磁滞效应对控制效果的影响进行了研究。仿真分析表明,MR阻尼器的磁滞效应会对结构的振动控制带来不利的影响,并且这样的影响会随着磁滞时间的加长而越发明显。本文采用的神经网络预测的方法能有效的改善磁滞效应所产生的问题。
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