磁流变阻尼器实时阻尼力追踪和负刚度控制研究

发布时间：2020-03-25 20:07

【摘要】：在地震作用下高层建筑可以通过结构振动控制措施有效降低结构的位移反应,但结构顶层加速度很难得到有效控制,而负刚度控制可以有效降低结构的加速度反应。磁流变阻尼器作为智能控制装置,能够在不额外使用机械装置的基础上实现结构的负刚度控制,其负刚度阻尼力可以通过实时调节阻尼器的控制电压实现,但磁流变阻尼器模型的不确定性和实时阻尼力追踪困难等问题对实现结构的负刚度控制造成了很大困难。因此,本文针对磁流变阻尼器实现结构负刚度控制的诸多困难,提出磁流变阻尼器的修正双曲正切模型,采用基于模型的分段线性插值实现阻尼力实时追踪,进一步基于Open Sees有限元分析软件对磁流变阻尼器的负刚度控制进行研究。主要研究内容如下:(1)基于双曲正切函数提出磁流变阻尼器恒定电压时的力电模型,研究磁流变阻尼器低速度区非线性剪切屈服和高速度区增减速时阻尼力差异的建模方法,通过磁流变阻尼器正弦激励下的性能试验和变频变幅值试验研究双曲正切模型的有效性及模拟误差。(2)基于分段线性插值方法进行磁流变阻尼器实时阻尼力追踪研究,通过建立电流源的二阶动态系统模型和磁流变阻尼器电流-磁场关系的一阶滤波器模型来描述磁流变阻尼器电场和磁场间关系,将双曲正切模型适用范围扩展到变电压范围,最后利用磁流变阻尼器通过仿真和试验实现粘滞阻尼力和负刚度阻尼力。(3)基于Open Sees有限元平台开发磁流变阻尼器的材料模型和实时阻尼力追踪算法,进一步研究地震作用下高层建筑结构的磁流变阻尼负刚度控制,基于数值模拟对比分析负刚度控制和Passive-On控制在地震作用下的控制效果。
【图文】：

磁流变液阻尼器,万能试验机,位移控制,试验设备

提出一种基于双曲正切函数的磁流变液阻尼器正向模型试验确定模型的相关参数，然后又通过变频变幅值激励下的性与精度，并对试验结果及模型误差进行分析。切模型首次提出了一种基于双曲正切函数的磁流变阻尼器动力学模解且模型参数易于拟合，适用性较广。该模型将高速度区力为斜率固定的线性关系，但实际试验结果中高速度区上升段差别的。因此，，本文在磁流变阻尼器性能试验的基础上，提切函数恒定电压时的磁流变阻尼器力电模型。变阻尼器性能试验用的是磁流变阻尼器是由美国LORD公司生产的RD-8040-1型阀式阻尼器。该磁流变阻尼器的缸体直径为4.2cm，活塞杆完20.8cm，活塞最大行程5.5cm，线圈电阻5 ，最大持续输

万能试验机,控制电流,控制电压,对应关系

图 2-2 MTS 万能试验机表 2-1 控制电压与控制电流对应关0 0.5 1 0 0.1 0.2 0 0.192 0.390 00 0.2 0.4 定情况下，控制电流与控制电压电压和电流间的转换。输出电万用表测得，万用表的精度会现两个电流源的原因是由于不细讨论。阻尼器力电模型，需要对阻尼器0Hz，具体试验工况如表 2-2 所的对应关系可由表 2-1 得到，试表 2-2 性能试验工况
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU973.31

【参考文献】