本文關鍵詞：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)代建筑對結構防風抗震的要求愈來愈高,作為傳統(tǒng)地震防護技術的延拓,基礎隔震發(fā)展成為21世紀最具代表的革新性結構抗震技術之一。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用于抗震領域。通過調節(jié)外加磁場強度,磁流變彈性體的模量和損耗因子等力學性能可發(fā)生迅速可逆的連續(xù)變化,因此在結構減振降噪、緩沖抗震領域具有巨大的應用潛力。論文以磁流變彈性體的研制和性能表征為基礎,研發(fā)一種新型的面向多層柔性結構應用的隔震支座,并基于磁流變彈性體隔震支座的動態(tài)力學特性進行結構半主動控制仿真研究。主要工作內容如下:(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用于抗震領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)力學性能的影響,從而進一步優(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)化學還原反應生成的鐵納米產(chǎn)物對羰基鐵粉進行物理包覆,然后用修飾后的復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)力學響應特性,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構,從模型描述方法、半主動控制器設計、系統(tǒng)性能分析等多個方面對隔震系統(tǒng)進行研究。從結構位移和加速度響應的控制效果出發(fā),分析對比在被動隔震、開關控制和LQR最優(yōu)控制下多層柔性結構模型每層的地震波響應情況。
【關鍵詞】：磁流變彈性體 顆粒修飾 隔震支座 力學特性 半主動控制
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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展10-18
• 1.2.1 磁流變彈性體的國內外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 磁流變彈性體在隔震領域的研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3 本文的主要研究目的和內容18-19
• 1.4 本章小結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 微觀結構表征25-26
• 2.3.2 動態(tài)力學性能表征26-30
• 2.4 本章小結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 微觀結構表征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 微觀結構表征35-36
• 3.3.3 動態(tài)力學性能表征36-39
• 3.4 本章小結39-40
• 4 磁流變彈性體隔震支座的設計及其力學性能研究40-66
• 4.1 磁流變彈性體隔震支座的設計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 動力學特性測試55-64
• 4.5 本章小結64-66
• 5 基于磁流變彈性體隔震支座的結構半主動控制仿真66-76
• 5.1 疊層MRE隔震支座模型建立66-67
• 5.2 多層柔性結構數(shù)值分析模型67-69
• 5.3 控制算法研究69-75
• 5.3.1 開關控制70
• 5.3.2 LQR控制70-71
• 5.3.3 仿真及結果分析71-75
• 5.4 本章小結75-76
• 6 總結與展望76-80
• 6.1 全文總結76-77
• 6.2 工作展望77-80
• 致謝80-82
• 參考文獻82-88
• 附錄88
• A. 作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文88
• B. 作者在攻讀碩士學位期間申請的專利88
• C. 作者在攻讀碩士學位期間參與的科研項目88
• D. 作者在攻讀碩士學位期間參加的學術會議88

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1 莊表中;李振華;季龍飛;孫f，

本文編號：799053