轨道非线性能量阱减振参数与能量鲁棒性研究

发布时间：2020-05-17 21:49

【摘要】：频繁的地震严重影响了人类的生命、财产安全,保证结构在极端荷载下的稳定成为了人类不得不面对的难题,过去人们通常通过加固结构来抵抗结构在极端荷载下的破坏,但这种方法并不经济且存在安全隐患,所以结构控制技术应运而生,调谐质量阻尼器是较为常用的结构被动控制装置,但其对结构频率改变敏感限制它的发展。非线性能量阱是一种非线性结构控制装置,在结构频率改变后保持较高的减振性能,能够从本质上解决控制装置对频率敏感的问题。轨道非线性能量阱是一种新型的NES,通过曲线轨道产生本质非线性回复力,较一型NES具备更强的非线性,轨道非线性能量阱具备与调谐质量阻尼器和一型NES相当的减振性能,较TMD展现出更强的频率鲁棒性,单边碰振轨道非线性能量阱是在轨道NES的基础上在NES质量块运动一侧增加制动装置,产生回复力-位移非线性和不连续两种非线性回复力,较TMD展现出更强的频率鲁棒性且展现出较高的能量鲁棒性。本文对轨道NES参数与能量鲁棒性进行了研究,对SSVI轨道NES的减震参数进行了二次优化。全文的主要研究内容和结论分列如下:1.对脉冲荷载作用下轨道NES阻尼进行了研究与分析,讨论NES阻尼对其减振性能与减振鲁棒性的影响,对地震作用下轨道NES的参数进行了优化,结果表明:通过调节NES阻尼可有效提高其减振性能与减振鲁棒性,地震优化后的轨道NES展现出更优越的减振性能。2.对SSVI轨道NES的减震参数(碰撞恢复系数和制动器位置)进行二次优化,结果表明:经过二次优化得到的SSVI轨道NES减震性能提高较为明显,应根据地震频率分布对SSVI轨道NES进行参数设计。3.对轨道NES轨道形状进行研究,讨论不同轨道形状函数下轨道NES的减振鲁棒性,在三阶多项式轨道NES的基础上,提出了双段轨道NES(简称DS轨道NES),并对DS轨道NES的减振性能和减振鲁棒性进行了分析,结果表明:三阶多项式轨道NES能够展现出优越的减振性能和刚度鲁棒性,且在输入能量较大时展现出较高的能量鲁棒性,而DS轨道NES在输入能量变大或变小时均能展现出较高的能量鲁棒性。
【图文】：

轨道NES是一种新型的非线性控制装置，通过NES质量块在特殊设计的光滑曲面轨道上运动产生所需的非线性回复力，其可借带轮小车作为NES质量块，小车在光滑轨道上运动，其模型示意图见图1-5。假设质量块不发生转动且与轨道保持接触，则轨道NES的自由体受力图可表示为图1-6。其中，Nm 为NES质量，Nu 和Nv 分别为NES相对于轨道的水平位移和竖向位移，z为轨道的水平位移，Nh( u )是轨道的形状函数，和Nv 相等，可以通过Nu 表示。FNomal是NES作用在轨道上的法向反力

车在光滑轨道上运动，，其模型示意图见图1-5。假设质量块不发生转动且与轨道保持接触，则轨道NES的自由体受力图可表示为图1-6。其中，Nm 为NES质量，Nu 和Nv 分别为NES相对于轨道的水平位移和竖向位移，z为轨道的水平位移，Nh( u )是轨道的形状函数，和Nv 相等，可以通过Nu 表示。FNomal是NES作用在轨道上的法向反力，θ为轨道切线角度，可通过对轨道形状函数Nh( u )求导得到
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU973.31

【参考文献】

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本文编号：2669233