磁流变阻尼器参数不确定性研究及其在结构抗震中的应用
发布时间：2021-07-18 06:15
磁流变阻尼器为结构振动控制提供了一种可行的方案,其中磁流变阻尼器的真实建模是控制方法发展和结构设计的关键因素。现有的磁流变阻尼器的唯象模型大多是从试验观测的动力性能中推导得出的。由于数值模型优化时出现的固有参数不确定性,基于确定性参数的振动控制设计可能无法提供可靠的响应。从试验数据中得到阻尼器参数的不确定性分析,可以为振动控制设计和评估提供重要的、互补的潜在量化影响。本研究以大型200kN磁流变阻尼器的试验识别试验结果为基础,评估现有磁流变阻尼器模型的参数不确定性。将马尔可夫链蒙特卡罗模拟与广义似然不确定性估计（GLUE）方法相结合,得到模型参数的后验分布。并利用磁流变阻尼器力学性能预测,比较模型参数不确定性对阻尼器性能的影响。在对3个不同阻尼器模型得到不确定性参数结果后,利用考虑相关性的三阶矩方法进行重新取样,以确保参数结果可以应用到不同情况下的模拟。进一步将其应用到一个三层非线性钢框架结果中。使用电流恒定的简单控制方法,按照不同的工况,即所有阻尼器参数完全相关和同一楼层阻尼器参数完全相关两组情形,讨论分析其阻尼器参数不确定性对结构产生的加速度、层间位移等响应变化。借此以评价控制装置...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１大地震造成的灾难：??
?山东大学硕士学位论文???１．２结构控制方法??为了使得建筑物在极端条件下也满足性能设计的要求，一些新的减震方??法被提出来，在这其中结构控制作为一种可靠并且有效的方法备受研宄者的??青睐。在土木工程领域，结构控制发展的非常迅速，在过去二十年获得了极??大的发展＞９］。虽然本身结构控制的理念是源自于航空航天相关中的追踪问??题和状态控制问题，这项技术被迅速地移植到土木工程领域，例如对应处于??极端风荷载和地震荷载条件下的房屋建筑与桥梁的保护。这个想法首先被美??籍华裔教授Ｙａｏ于１９７２年提出，由此为起点，这个领域迅速发展成熟，大??量学者参与到这项研宄。在日本，结构控制在很早就被应用于实际工程中，??在大阪一座超过２０层的足尺建筑Ｋｙｏｂａｓｈｉ?Ｓｉｅｗａ大楼，是世界上第一个安??装ＡＭＤ的钢结构建筑，使用了主动控制系统，以控制地震和强风，ＡＭＤ??通过传感器感知振动的频率、幅度等，把信号传递给执行器，执行器通过改??变质量块而把惯性控制力施加给振动体，实现抑制振动的功能。在美国，被??动基础隔离系统在底层和中高层建筑中已经被写入设计规范中，并且有许多??工程实践。在中国台湾，台北１０１大楼也使用了结构控制的思路，为了减小??风振动对于高层的影响，建筑的设计者在顶楼放置一个ＴＭＤ用以降低结构??在大风条件下的位移，提高建筑的舒适度。结构控制领域倾向于代表不同控??制观点与控制方法，但都有共同的目标：保护城市建筑及其中居民的生命财??产安全。??Ｉ繼ＩＭ??（ａ）?（ｂ）??图１．２结构抗震在工程中的实例??（ａ）?Ｋｙｏｂａｓｈｉ?Ｓｉｅｗａ大楼；（ｂ）台北?１０１?大楼。??３??
略、滑移相似摩擦控制策略，以及最大能量耗散策略等多??种形式。除此以外，还有一些基于神经网络，模糊控制的磁流变阻尼器控制??方法也被研究者们提出来。??ＭＲ?Ｄａｍｐｅｒ??Ｄｉｉｐ／Ｖｅｌ／Ａｃｃｅｌ?｜?（?＼?．???：??＾?！??／＊?、疆?—＂＂■■■■?■?Ｎ?＿?■■疇?｜??ｉｃｏｎ?ＰＷＭ?ｉｐＷＭｉ?ｉｅｆｆ??■??、?ＡｍｐＨｆｋｒ?Ｉ??ｌ?Ｊ?ｌ?ｌ?－Ｊ?＼???Ｊ?？??、?ｚ??Ａ?Ｂ?Ｃ??图１．３磁流变阻尼器控制示意图??然而，这些基于磁流变阻尼器模型和控制方法的研宄大多涉及小规模的??磁流变阻尼器，而只有少数研宄是针对足尺磁流变阻尼器进行的。并且这些??控制方法的预测和制定，都是基于单一确定性参数进行的，没有充分考虑模??型不确定性的影响。而对于带有磁流变阻尼器的结构系统，也还没有开??发出基于不确定性参数的预测程序，以充分考虑在建模过程中，模型与实际??情况的偏差，这使得目前的数值模拟得出的响应预测缺少可靠性。同样在控??制工程的角度，单一参数的系统得到的控制结构缺少鲁棒性的检验，即在磁??流变阻尼器的力学性能发生不确定性的变化时，半主动控制能否依然得到稳??定的结果。简而言之，不确定性因素在已有的研宄中被忽略，可能会影响磁??流变阻尼器的模型预测可靠性，和磁流变阻尼器的控制稳定性。??１．４本章小结??本章节作为论文的绪论部分，详细介绍了抗震研宄在土木工程领域的重??要原因，并梳理了抗震理论的发展历程，从简单传统的只考虑横向强度设计??方法，到现代的基于性能的设计方法。现阶段更复杂的设计要求趋使我们在??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]土木工程结构振动控制的研究现状与展望[J]. 邱敏,张学文,陆中玏,杨世浩. 安全与环境工程. 2013(03)
[2]融合马尔科夫链-蒙特卡洛算法的改进通用似然不确定性估计方法在流域水文模型中的应用[J]. 卫晓婧,熊立华,万民,刘攀. 水利学报. 2009(04)
[3]汶川地震建筑震害分析[J]. 清华大学土木工程结构专家组,西南交通大学土木工程结构专家组,北京交通大学土木工程结构专家组,叶列平,陆新征. 建筑结构学报. 2008(04)
[4]磁流变阻尼器力学模型的研究现状[J]. 邓志党,高峰,刘献栋,杜发荣. 振动与冲击. 2006(03)
[5]磁流变阻尼器参数化动力学模型研究进展[J]. 李宏男,杨浩,李秀领. 大连理工大学学报. 2004(04)
[6]现代抗震设计理论的发展过程[J]. 谢礼立,马玉宏. 国际地震动态. 2003(10)
[7]磁流变阻尼器对斜拉索振动控制研究[J]. 王修勇,陈政清,高赞明,倪一清. 工程力学. 2002(06)
[8]磁流变阻尼器的两种力学模型和试验验证[J]. 周强,瞿伟廉. 地震工程与工程振动. 2002(04)
[9]磁流变液阻尼器用于振动控制的理论及实验研究[J]. 汪建晓,孟光. 振动与冲击. 2001(02)
[10]静力弹塑性分析——基于性能/位移抗震设计的分析工具[J]. 钱稼茹,罗文斌. 建筑结构. 2000(06)
博士论文
[1]磁流变阻尼器对斜拉索振动控制的研究[D]. 邬喆华.浙江大学 2003
本文编号：3289019
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１大地震造成的灾难：??
?山东大学硕士学位论文???１．２结构控制方法??为了使得建筑物在极端条件下也满足性能设计的要求，一些新的减震方??法被提出来，在这其中结构控制作为一种可靠并且有效的方法备受研宄者的??青睐。在土木工程领域，结构控制发展的非常迅速，在过去二十年获得了极??大的发展＞９］。虽然本身结构控制的理念是源自于航空航天相关中的追踪问??题和状态控制问题，这项技术被迅速地移植到土木工程领域，例如对应处于??极端风荷载和地震荷载条件下的房屋建筑与桥梁的保护。这个想法首先被美??籍华裔教授Ｙａｏ于１９７２年提出，由此为起点，这个领域迅速发展成熟，大??量学者参与到这项研宄。在日本，结构控制在很早就被应用于实际工程中，??在大阪一座超过２０层的足尺建筑Ｋｙｏｂａｓｈｉ?Ｓｉｅｗａ大楼，是世界上第一个安??装ＡＭＤ的钢结构建筑，使用了主动控制系统，以控制地震和强风，ＡＭＤ??通过传感器感知振动的频率、幅度等，把信号传递给执行器，执行器通过改??变质量块而把惯性控制力施加给振动体，实现抑制振动的功能。在美国，被??动基础隔离系统在底层和中高层建筑中已经被写入设计规范中，并且有许多??工程实践。在中国台湾，台北１０１大楼也使用了结构控制的思路，为了减小??风振动对于高层的影响，建筑的设计者在顶楼放置一个ＴＭＤ用以降低结构??在大风条件下的位移，提高建筑的舒适度。结构控制领域倾向于代表不同控??制观点与控制方法，但都有共同的目标：保护城市建筑及其中居民的生命财??产安全。??Ｉ繼ＩＭ??（ａ）?（ｂ）??图１．２结构抗震在工程中的实例??（ａ）?Ｋｙｏｂａｓｈｉ?Ｓｉｅｗａ大楼；（ｂ）台北?１０１?大楼。??３??
略、滑移相似摩擦控制策略，以及最大能量耗散策略等多??种形式。除此以外，还有一些基于神经网络，模糊控制的磁流变阻尼器控制??方法也被研究者们提出来。??ＭＲ?Ｄａｍｐｅｒ??Ｄｉｉｐ／Ｖｅｌ／Ａｃｃｅｌ?｜?（?＼?．???：??＾?！??／＊?、疆?—＂＂■■■■?■?Ｎ?＿?■■疇?｜??ｉｃｏｎ?ＰＷＭ?ｉｐＷＭｉ?ｉｅｆｆ??■??、?ＡｍｐＨｆｋｒ?Ｉ??ｌ?Ｊ?ｌ?ｌ?－Ｊ?＼???Ｊ?？??、?ｚ??Ａ?Ｂ?Ｃ??图１．３磁流变阻尼器控制示意图??然而，这些基于磁流变阻尼器模型和控制方法的研宄大多涉及小规模的??磁流变阻尼器，而只有少数研宄是针对足尺磁流变阻尼器进行的。并且这些??控制方法的预测和制定，都是基于单一确定性参数进行的，没有充分考虑模??型不确定性的影响。而对于带有磁流变阻尼器的结构系统，也还没有开??发出基于不确定性参数的预测程序，以充分考虑在建模过程中，模型与实际??情况的偏差，这使得目前的数值模拟得出的响应预测缺少可靠性。同样在控??制工程的角度，单一参数的系统得到的控制结构缺少鲁棒性的检验，即在磁??流变阻尼器的力学性能发生不确定性的变化时，半主动控制能否依然得到稳??定的结果。简而言之，不确定性因素在已有的研宄中被忽略，可能会影响磁??流变阻尼器的模型预测可靠性，和磁流变阻尼器的控制稳定性。??１．４本章小结??本章节作为论文的绪论部分，详细介绍了抗震研宄在土木工程领域的重??要原因，并梳理了抗震理论的发展历程，从简单传统的只考虑横向强度设计??方法，到现代的基于性能的设计方法。现阶段更复杂的设计要求趋使我们在??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]土木工程结构振动控制的研究现状与展望[J]. 邱敏,张学文,陆中玏,杨世浩. 安全与环境工程. 2013(03)
[2]融合马尔科夫链-蒙特卡洛算法的改进通用似然不确定性估计方法在流域水文模型中的应用[J]. 卫晓婧,熊立华,万民,刘攀. 水利学报. 2009(04)
[3]汶川地震建筑震害分析[J]. 清华大学土木工程结构专家组,西南交通大学土木工程结构专家组,北京交通大学土木工程结构专家组,叶列平,陆新征. 建筑结构学报. 2008(04)
[4]磁流变阻尼器力学模型的研究现状[J]. 邓志党,高峰,刘献栋,杜发荣. 振动与冲击. 2006(03)
[5]磁流变阻尼器参数化动力学模型研究进展[J]. 李宏男,杨浩,李秀领. 大连理工大学学报. 2004(04)
[6]现代抗震设计理论的发展过程[J]. 谢礼立,马玉宏. 国际地震动态. 2003(10)
[7]磁流变阻尼器对斜拉索振动控制研究[J]. 王修勇,陈政清,高赞明,倪一清. 工程力学. 2002(06)
[8]磁流变阻尼器的两种力学模型和试验验证[J]. 周强,瞿伟廉. 地震工程与工程振动. 2002(04)
[9]磁流变液阻尼器用于振动控制的理论及实验研究[J]. 汪建晓,孟光. 振动与冲击. 2001(02)
[10]静力弹塑性分析——基于性能/位移抗震设计的分析工具[J]. 钱稼茹,罗文斌. 建筑结构. 2000(06)
博士论文
[1]磁流变阻尼器对斜拉索振动控制的研究[D]. 邬喆华.浙江大学 2003
本文编号：3289019
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