本文關(guān)鍵詞：面向橫向震動控制的磁流變彈性體材料及器件研究

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【摘要】：現(xiàn)代建筑對結(jié)構(gòu)防風(fēng)抗震的要求愈來愈高,作為傳統(tǒng)地震防護(hù)技術(shù)的延拓,基礎(chǔ)隔震發(fā)展成為21世紀(jì)最具代表的革新性結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)之一。地震波的破壞形式主要體現(xiàn)在使地面發(fā)生前后、左右抖動的橫波上,橫波的形式具有不確定性和時變性。而傳統(tǒng)的隔震系統(tǒng)性能參數(shù)固定,不能根據(jù)外界激勵和載荷變化做出調(diào)整,具有較大的局限性。為彌補傳統(tǒng)隔震裝置的缺陷,近些年來,國際研究者和工程人員提出將磁流變彈性體應(yīng)用于抗震領(lǐng)域。通過調(diào)節(jié)外加磁場強度,磁流變彈性體的模量和損耗因子等力學(xué)性能可發(fā)生迅速可逆的連續(xù)變化,因此在結(jié)構(gòu)減振降噪、緩沖抗震領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。論文以磁流變彈性體的研制和性能表征為基礎(chǔ),研發(fā)一種新型的面向多層柔性結(jié)構(gòu)應(yīng)用的隔震支座,并基于磁流變彈性體隔震支座的動態(tài)力學(xué)特性進(jìn)行結(jié)構(gòu)半主動控制仿真研究。主要工作內(nèi)容如下:(1)從基體、顆粒、輔助添加劑出發(fā),針對不同的原材料和制備工藝研制出應(yīng)用于抗震領(lǐng)域的高性能磁流變彈性體,并研究基體種類和制備磁場對磁流變彈性體動態(tài)力學(xué)性能的影響,從而進(jìn)一步優(yōu)化配比和制備方案。(2)探討顆粒表面修飾對磁流變彈性體性能的影響,嘗試采用經(jīng)化學(xué)還原反應(yīng)生成的鐵納米產(chǎn)物對羰基鐵粉進(jìn)行物理包覆,然后用修飾后的復(fù)合顆粒部分替代原有的羰基鐵粉顆粒研制出兩相磁流變彈性體,并深入探討該材料的磁流變特性及阻尼特性。(3)從工作模式選擇、器件材料選擇、磁路分析等方面出發(fā),優(yōu)化磁路設(shè)計和裝配工藝,實現(xiàn)新型的疊層磁流變彈性體隔震支座的零件制造及裝配。(4)搭建磁流變彈性體隔震支座的測試平臺,測試其動態(tài)力學(xué)響應(yīng)特性,得到不同電流、位移幅值和激勵頻率下隔震支座的加速度傳遞率特性及力-位移特性。然后根據(jù)傳遞函數(shù)分析器件的移頻特性,根據(jù)力-位移關(guān)系分析器件的剛度和阻尼特性。(5)針對實驗搭建的多層柔性結(jié)構(gòu),從模型描述方法、半主動控制器設(shè)計、系統(tǒng)性能分析等多個方面對隔震系統(tǒng)進(jìn)行研究。從結(jié)構(gòu)位移和加速度響應(yīng)的控制效果出發(fā),分析對比在被動隔震、開關(guān)控制和LQR最優(yōu)控制下多層柔性結(jié)構(gòu)模型每層的地震波響應(yīng)情況。
【關(guān)鍵詞】：磁流變彈性體 顆粒修飾 隔震支座 力學(xué)特性 半主動控制
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU352.12;TU59
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-20
• 1.1 課題的研究背景及意義8-10
• 1.2 磁流變彈性體研究進(jìn)展10-18
• 1.2.1 磁流變彈性體的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 磁流變彈性體在隔震領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3 本文的主要研究目的和內(nèi)容18-19
• 1.4 本章小結(jié)19-20
• 2 磁流變彈性體的制備及性能表征20-32
• 2.1 硅橡膠基磁流變彈性體的研制20-22
• 2.1.1 實驗原料及設(shè)備20-22
• 2.1.2 材料制備22
• 2.2 聚氨酯基磁流變彈性體的研制22-25
• 2.2.1 實驗原料及設(shè)備23-24
• 2.2.2 材料制備24-25
• 2.3 磁流變彈性體的性能表征25-30
• 2.3.1 微觀結(jié)構(gòu)表征25-26
• 2.3.2 動態(tài)力學(xué)性能表征26-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 3 顆粒表面修飾對磁流變彈性體的性能影響研究32-40
• 3.1 顆粒表面修飾32-33
• 3.2 鐵納米片包覆羰基鐵粉的試驗手段33-35
• 3.2.1 實驗原料33
• 3.2.2 顆粒修飾手段33
• 3.2.3 微觀結(jié)構(gòu)表征33-35
• 3.3 鐵納米片包覆羰基鐵粉對MRE性能的影響35-39
• 3.3.1 材料制備35
• 3.3.2 微觀結(jié)構(gòu)表征35-36
• 3.3.3 動態(tài)力學(xué)性能表征36-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 4 磁流變彈性體隔震支座的設(shè)計及其力學(xué)性能研究40-66
• 4.1 磁流變彈性體隔震支座的設(shè)計40-47
• 4.1.1 工作模式選擇40-42
• 4.1.2 隔震支座材料選擇42-43
• 4.1.3 磁路設(shè)計及仿真43-47
• 4.2 磁流變彈性體隔震支座的制作47-48
• 4.3 磁流變彈性體隔震支座的工作原理48-49
• 4.4 磁流變彈性體隔震支座的性能測試49-64
• 4.4.1 傳遞特性測試49-55
• 4.4.2 動力學(xué)特性測試55-64
• 4.5 本章小結(jié)64-66
• 5 基于磁流變彈性體隔震支座的結(jié)構(gòu)半主動控制仿真66-76
• 5.1 疊層MRE隔震支座模型建立66-67
• 5.2 多層柔性結(jié)構(gòu)數(shù)值分析模型67-69
• 5.3 控制算法研究69-75
• 5.3.1 開關(guān)控制70
• 5.3.2 LQR控制70-71
• 5.3.3 仿真及結(jié)果分析71-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 6 總結(jié)與展望76-80
• 6.1 全文總結(jié)76-77
• 6.2 工作展望77-80
• 致謝80-82
• 參考文獻(xiàn)82-88
• 附錄88
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文88
• B. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間申請的專利88
• C. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項目88
• D. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參加的學(xué)術(shù)會議88

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1 莊表中;李振華;季龍飛;孫f，

本文編號：799053