MR阻尼器的设计优化及其负刚度控制策略研究

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在土木结构的振动控制领域,半主动控制因其输入能量少、控制效果好、实用性强的优点成为近些年的研究热点。现有的半主动控制方法会提高结构刚度,可以很好的控制结构层间位移,但会导致结构周期减小,使结构加速度增大,控制效果不佳。采用负刚度控制方法时,能有效解决上述问题。MR阻尼器作为半主动控制的核心装置,很适合负刚度控制方法,对 MR阻尼器进行设计优化并对其负刚度控制策略进行研究,对结构的半主动控制研究具有重要意义。  本文围绕MR阻尼器进行研究。首先,基于MR阻尼器的设计理论,编写了MR阻尼器设计程序并设计了五款MR阻尼器,采用ANSYS进行了磁路有限元分析,预估了阻尼器的阻尼力和可调范围;其次,提出了MR阻尼器的负刚度控制方法,并对设计制作的两个阻尼器进行了试验研究;再次,提出了永磁体加励磁线圈的四种复合磁路方案,对各方案进行了设计分析,得到了满足优化原则的两种方案;最后,编制了基于MATLAB的阻尼器结构参数优化程序,实现了最大阻尼力不变条件下,结构材料用量的最少,优化后材料用量可降低12-30%。  本文旨在对MR阻尼器的优化设计和负刚度控制策略进行研究,编写了MR阻尼器的设计程序,提出了MR阻尼器的负刚度控制方法并进行了相关实验,对 MR阻尼器进行了优化设计,为负刚度磁流变阻尼器的设计生产提供重要参考。
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