TLCD-结构基于爆炸荷载作用的控振性能研究
发布时间：2022-10-28 21:39
在目前关于结构动力学研究中,作用于结构上的动荷载往往为风荷载、水平地震作用、雪荷载与竖向地震作用等,对爆炸冲击荷载作用于结构后,控振体系提供的阻尼对结构产生的减振研究很少。在当今世界,城市意外爆炸事故与恐怖袭击引发的爆炸现象时有发生,会造成城市中建筑倒塌并引起重大人员伤亡与财产损失,为了减轻现代城市中的恐怖爆炸或意外爆炸事件对建筑结构的损害,建筑结构的抗爆防爆系统性研究十分迫切,本文以此为背景,采用调谐液柱阻尼器（Tuned Liquid Column Damper,简称TLCD）控振体系,对TLCD在爆炸荷载作用下的控振性能进行研究,对于减轻爆炸荷载对建筑结构的损伤具有实际意义。本文充分利用调谐液柱阻尼器既可以在爆炸发生后为建筑提供消防水源,同时又具备良好控振效果的特点,对其在爆炸荷载作用下的控振性能进行了以下几方面的研究工作:（1）通过对爆炸现象、爆炸波的产生与传播、爆炸冲击波的相关特性与结构动力响应等内容的介绍,得出结构在爆炸作用下的动态问题具有应变大,压强大,应变变化快等特点,这类问题常借助数值模拟软件并根据数值分析方法来解决,故运用非线性有限元软件AUTO-DYN求解爆炸冲击...
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 本文课题的提出及意义
1.1.1 意外爆炸与恐怖袭击中结构的破坏事件
1.1.2 结构振动控制技术的发展与应用
1.2 国内外研究现状
1.2.1 爆炸荷载研究现状
1.2.2 爆炸作用下构件动力响应的研究现状
1.3 调谐液柱阻尼器(TLCD)研究进展
1.3.1 被动TLCD装置
1.3.2 半主动TLCD装置
1.3.3 TLCD在工程中的应用
1.4 本文研究的目的与内容
1.4.1 本文研究的目的
1.4.2 本文研究的主要内容
2 爆炸冲击荷载基本理论
2.1 爆炸现象与冲击波传播
2.1.1 爆炸现象
2.1.2 爆炸波的形成与传播
2.2 自由空气中的理想爆炸波参数
2.2.1 波阵面超压与峰值超压
2.2.2 正压区作用时间
2.2.3 比冲量
2.2.4 爆炸相似定律
2.3 爆炸冲击波的反射与绕流
2.3.1 冲击波的反射
2.3.2 冲击波的绕流
2.4 爆炸冲击波的分类
2.4.1 爆炸空气冲击波
2.4.2 爆炸地面震动
2.5 建筑结构上的爆炸荷载作用
2.5.1 爆炸荷载作用下结构破坏特点
2.5.2 爆炸荷载在建筑结构上的作用效应
2.6 本章小结
3 爆炸冲击波的数值模拟与数据提取
3.1 数值模拟方法介绍
3.2 材料的动态本构模型与数值模型的建立
3.2.1 混凝土本构模型
3.2.2 钢筋的本构模型
3.2.3 炸药的材料模型
3.2.4 数值模型的建立与工况划分
3.3 爆炸冲击荷载下混凝土板损伤效应
3.4 冲击波荷载超压时程曲线
3.5 本章小结
4 调谐液柱阻尼器对结构的振动控制
4.1 TLCD的控制原理
4.2 调谐液柱阻尼器的工作原理及参数选取
4.2.1 矩形容器中水的固有特征
4.2.2 液体动水压力的计算
4.2.3 TLCD的参数选取
4.3 TLCD的运动方程
4.4 被动TLCD系统数值算例
4.4.1 单自由度算例
4.4.2 多自由度数值算例
4.5 调谐液柱阻尼器的半主动控制
4.5.1 TLCD半主动控制原理
4.5.2 控制算法及其策略
4.6 半主动控制体系数值算例
4.7 本章小结
5 基于TLCD-EIMD的混合控制体系
5.1 新型电磁惯性质量阻尼器工作原理
5.2 EIMD的力学性能
5.3 EIMD的参数选取
5.4 装有TLCD-EIMD的高层建筑结构振动混合控制
5.4.1 含TLCD-EIMD的建筑结构模型
5.4.2 系统非线性状态方程
5.4.3 被动TLCD与EIMD混合控制实例
5.4.4 半主动TLCD与EIMD混合控制实例
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢
本文编号：3697332
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 本文课题的提出及意义
1.1.1 意外爆炸与恐怖袭击中结构的破坏事件
1.1.2 结构振动控制技术的发展与应用
1.2 国内外研究现状
1.2.1 爆炸荷载研究现状
1.2.2 爆炸作用下构件动力响应的研究现状
1.3 调谐液柱阻尼器(TLCD)研究进展
1.3.1 被动TLCD装置
1.3.2 半主动TLCD装置
1.3.3 TLCD在工程中的应用
1.4 本文研究的目的与内容
1.4.1 本文研究的目的
1.4.2 本文研究的主要内容
2 爆炸冲击荷载基本理论
2.1 爆炸现象与冲击波传播
2.1.1 爆炸现象
2.1.2 爆炸波的形成与传播
2.2 自由空气中的理想爆炸波参数
2.2.1 波阵面超压与峰值超压
2.2.2 正压区作用时间
2.2.3 比冲量
2.2.4 爆炸相似定律
2.3 爆炸冲击波的反射与绕流
2.3.1 冲击波的反射
2.3.2 冲击波的绕流
2.4 爆炸冲击波的分类
2.4.1 爆炸空气冲击波
2.4.2 爆炸地面震动
2.5 建筑结构上的爆炸荷载作用
2.5.1 爆炸荷载作用下结构破坏特点
2.5.2 爆炸荷载在建筑结构上的作用效应
2.6 本章小结
3 爆炸冲击波的数值模拟与数据提取
3.1 数值模拟方法介绍
3.2 材料的动态本构模型与数值模型的建立
3.2.1 混凝土本构模型
3.2.2 钢筋的本构模型
3.2.3 炸药的材料模型
3.2.4 数值模型的建立与工况划分
3.3 爆炸冲击荷载下混凝土板损伤效应
3.4 冲击波荷载超压时程曲线
3.5 本章小结
4 调谐液柱阻尼器对结构的振动控制
4.1 TLCD的控制原理
4.2 调谐液柱阻尼器的工作原理及参数选取
4.2.1 矩形容器中水的固有特征
4.2.2 液体动水压力的计算
4.2.3 TLCD的参数选取
4.3 TLCD的运动方程
4.4 被动TLCD系统数值算例
4.4.1 单自由度算例
4.4.2 多自由度数值算例
4.5 调谐液柱阻尼器的半主动控制
4.5.1 TLCD半主动控制原理
4.5.2 控制算法及其策略
4.6 半主动控制体系数值算例
4.7 本章小结
5 基于TLCD-EIMD的混合控制体系
5.1 新型电磁惯性质量阻尼器工作原理
5.2 EIMD的力学性能
5.3 EIMD的参数选取
5.4 装有TLCD-EIMD的高层建筑结构振动混合控制
5.4.1 含TLCD-EIMD的建筑结构模型
5.4.2 系统非线性状态方程
5.4.3 被动TLCD与EIMD混合控制实例
5.4.4 半主动TLCD与EIMD混合控制实例
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢
本文编号：3697332
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