結(jié)構(gòu)被動控制可以有效地減輕結(jié)構(gòu)在風(fēng)和地震作用下的反應(yīng)和損傷、有效地提高結(jié)構(gòu)的抗災(zāi)能力,在結(jié)構(gòu)中設(shè)置位移相關(guān)摩擦阻尼器是結(jié)構(gòu)被動控制的有效策略之一。在結(jié)構(gòu)振動控制幾十年的發(fā)展過程中,國內(nèi)外學(xué)者對于各種摩擦阻尼器的試驗、理論分析和控制設(shè)計方法進行了大量研究。但隨著被動消能減震技術(shù)的不斷發(fā)展,仍出現(xiàn)一些問題有待進一步探討研究。在此背景下,本文主要進行了以下幾個方面的研究： 1.本文首先提出了一種位移相關(guān)摩擦阻尼器的力學(xué)模型,并對SDOF體系的控制方程利用諧波平衡法求得正弦波激勵下的位移解析解。然后利用經(jīng)典的四階Runge-Kutta法對位移的解析解和頻率響應(yīng)方程進行數(shù)值檢驗,并研究了位移相關(guān)摩擦阻尼器的三個參數(shù)對二者吻合程度的影響。本文還研究了有控SDOF體系在El Centro(1940,NS)地震動激勵下的響應(yīng)。 2.本文對位移相關(guān)摩擦阻尼器用于五層剪切型框架結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)控制進行了系統(tǒng)研究。MATLAB數(shù)值分析結(jié)果表明,在分別輸入具有長周期速度脈沖型地震波和典型的常規(guī)強震記錄時,位移相關(guān)摩擦阻尼器對結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的控制效果非常顯著。在此基礎(chǔ)上還從能量的角度分析了設(shè)置摩擦阻尼器的減振機理,并給出了摩擦阻尼器振動控制的能量描述方法。 3.研究了兩個位移相關(guān)摩擦阻尼器在五層剪切型框架上的最優(yōu)布置問題。利用國際上通用的結(jié)構(gòu)振動控制Benchmark評價指標,對位移相關(guān)摩擦阻尼器的控制效果進行比較分析,最終確定這兩個阻尼器應(yīng)該布置在結(jié)構(gòu)層間位移較大的位置上,即剪切型框架的底部兩層。 4.研究了位移相關(guān)摩擦阻尼器對鉛芯橡膠基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的減震效果。對該隔震結(jié)構(gòu)數(shù)值分析表明,在脈沖型近場地震激勵下能顯著降低隔震層位移,減幅可達50%左右,同時對上部結(jié)構(gòu)的層間位移和加速度響應(yīng)也有一定的減震效果,但是震后隔震層有可能存在殘余位移。而在常規(guī)強震激勵下,位移相關(guān)摩擦阻尼能夠減少隔震層位移,但是會增加上部結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。根據(jù)參數(shù)分析,對位移相關(guān)摩擦阻尼器的三個主要參數(shù)如何選取給出了建議。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TU352.12
文章目錄
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 本文的選題背景及研究意義
1.2 結(jié)構(gòu)被動控制概況
1.3 被動耗能減振技術(shù)研究及應(yīng)用進展
1.3.1 粘彈性阻尼器
1.3.2 粘滯阻尼器
1.3.3 金屬阻尼器
1.3.4 摩擦阻尼器
1.3.5 復(fù)合型阻尼器
1.4 本文主要研究內(nèi)容
第2章 摩擦耗能單自由度體系動力分析
2.1 引言
2.2 摩擦耗能單自由度體系動力方程的建立
2.3 摩擦耗能單層框架在正弦波激勵下的精確分析
2.3.1 非線性振動系統(tǒng)的分類及研究方法
2.3.2 諧波平衡法
2.3.3 摩擦耗能單自由度體系在正弦波激勵下方程的求解
2.4 利用經(jīng)典的四階Runge Kutta法進行數(shù)值檢驗
2.4.1 經(jīng)典的四階Runge-Kutta法
2.4.2 解析解和數(shù)值解對比分析
2.5 SDOF體系位移的頻率響應(yīng)方程
2.6 摩擦阻尼器滑動和附著狀態(tài)分析
2.7 動力分析中Coulomb摩擦力的近似表達式
2.7.1 Coulomb摩擦力的四種近似表達式
2.7.2 Coulomb摩擦力的近似表達式有效性驗證
2.8 SDOF體系耗能減震動力反應(yīng)分析
2.8.1 SDOF體系耗能減震動力反應(yīng)方程
2.8.2 MATLAB仿真計算結(jié)果分析
2.8.3 摩擦阻尼器對SDOF體系振動控制的能量分析
2.9 本章小結(jié)
第3章 位移相關(guān)摩擦阻尼器對多層框架結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)控制的研究
3.1 引言
3.2 主體結(jié)構(gòu)分析模型
3.3 輸入地震波的選取和調(diào)整
3.3.1 地震波的選取
3.3.2 地震波幅值的調(diào)整
3.4 摩擦阻尼器對結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的控制
3.4.1 控制效果的評價指標
3.4.2 受控結(jié)構(gòu)運動方程的建立
3.4.3 受控結(jié)構(gòu)運動方程的求解
3.4.4 摩擦阻尼器對MDOF體系振動控制的能量分析
3.4.5 計算結(jié)果及控制效果討論
3.5 本章小結(jié)
第4章 位移相關(guān)摩擦阻尼器在結(jié)構(gòu)減震控制中的位置優(yōu)化研究
4.1 引言
4.2 五層剪切型結(jié)構(gòu)的摩擦阻尼器位置優(yōu)化
4.2.1 結(jié)構(gòu)動力特性分析
4.2.2 摩擦阻尼器的優(yōu)化設(shè)置工況
4.2.3 各種工況下結(jié)構(gòu)控制效果分析
4.3 結(jié)構(gòu)振動控制的Benchmark評價指標
4.3.1 Benchmark問題簡介
4.3.2 Benchmark評價指標及最優(yōu)布置
4.4 本章小結(jié)
第5章 位移相關(guān)摩擦阻尼器對基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析
5.1 引言
5.2 位移相關(guān)摩擦阻尼器隔震結(jié)構(gòu)動力方程及求解
5.2.1 位移相關(guān)摩擦阻尼器隔震結(jié)構(gòu)運動方程的建立
5.2.2 鉛芯橡膠隔震墊和摩擦阻尼器的力學(xué)模型
5.2.3 隔震結(jié)構(gòu)運動方程的求解
5.3 算例分析
5.3.1 地震響應(yīng)計算結(jié)果比較
5.3.2 參數(shù)研究
5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
6.1 結(jié)論
6.2 進一步工作展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝
【參考文獻】
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2025530
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