基于损伤的粘滞流体阻尼器结构控制研究

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该文从国内外结构控制现状出发,完成了粘滞流体阻尼器和拟摩擦——粘滞流体阻尼器的试验研究,并建立了其力学计算模型.从结构损伤的角度分析了其控制性能,并对其在实际应用中需要解决的问题进行了探讨.首先,该文在完成粘滞流体阻尼器试验的基础上,设计出一种新型的阻尼器,拟摩擦——粘滞流体阻尼器,并对其进行了试验研究;通过流体力学的小孔耗能理论推导出了粘滞流体阻尼器的输出力计算式,并在此基础上给出了拟摩擦——粘滞流体阻尼器的输出力计算方法;采用幂指流体推导出了粘滞阻尼器输出力的一种简化计算公式;完成了粘滞流体阻尼器的三维有限元分析,并与前述分析结果进行了对比.其次,该文对结构损伤计算理论进行了探讨,针对层损伤到结构总损伤的过渡问题提出了一种新的处理方法.由于该方法的确定需要n个变量,该文又从实际应用出发,对此方法进行了简化,将n个变量简化为一个变量,同时对该变量的变化规律进行了探讨;给出了结构损伤的数值计算方法,并对一些参数的确定方法进行了研究.通过大量弹塑性分析结果回归得出了多自由度系统γh值的计算方法,给出了结构损伤的简化计算步骤,并对算例进行了计算对比分析.最后,该文还在结构损伤的基础上对目前阻尼器控制设计中的如下几个重要问题进行了研究:在对阻尼器布置方法的探讨中,考虑了阻尼器非线性和结构非线性,在最小结构损伤的基础上给出了粘滞流体阻尼器的优化布置方法,并通过系统分析指明经过优化的阻尼布置线的变化规律;对流体阻尼器控制设计中的一些实际问题进行探讨,为流体阻尼器在结构上的应用提供了参考.对于粘滞流体阻尼器的幂指数对控制效果的影响问题,文章以多层框架结构为对象,分别针对罕遇地震下的结构损伤和多遇地震下的层间剪力和各层加速度进行了分析,分析结果表明,在结构控制设计中幂指数的选择是非常重要的,对于不同的控制目标和控制场合应该有不同的选择方式.在结构损伤的基础上,对粘滞流体阻尼器的支撑刚度取值进行了研究.其结果表明,要充分发挥阻尼器的耗能能力,阻尼器必须具有适当的支撑刚度,以确保阻尼器的减振控制效果.
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