一种光纤光栅倾角传感器的试验研究

设计了一种新型的光纤光栅倾角传感器。本设计将简单可靠的金属悬臂梁结构与高灵敏度的光纤布拉格光栅相结合,考虑了光纤布拉格光栅的温度补偿及灵敏度,从而保证其整体耐久性较好、测量精度较高。将该倾角传感器与光纤光栅解调仪组成监测系统,同时利用无线电容式倾角仪对其灵敏度进行标定,取得了良好的线性数据,证明该倾角传感器性能良好。     

半主动控制装置在受控结构中的优化布置

利用阻尼器进行振动控制的方法可以有效减小结构体系在地震作用下的振动反应,这种振动控制的效果不仅取决于阻尼器出力大小和控制算法的优化,也取决于阻尼器在高层结构中的布置位置。目前,对于阻尼器的位置优化的研究大多局限于被动控制,而对于主动及半主动控制装置研究则较少。本文提出了一种基于改进遗传算法和等效二次型性能指标的阻尼器位置优化方法,并应用到磁流变液阻尼器半主动控制系统中。最后,通过一8层剪切框架算例验证了本文提出的阻尼器的优化布置方法是简单准确而有效的。     

带前馈补偿的主汽温DMC-PID串级控制策略

针对某发电厂 300 MW 机组的主汽温控制系统目前采用的比例-积分-微分(Propor-tion-integration-differentiation,PID)串级控制方式,因对象工艺繁杂、时间延迟大,且扰动影响因素多(负荷、压力、给水温度和流量),导致模型辨识复杂、控制手段实施难度大的问题,基于动态矩阵控制算法,提出一种带前馈补偿的主汽温度串级控制策略。现场应用表明:该方法在负荷不稳定时具有较好的控制效果。     

磁流变阻尼器的桥梁振动控制

利用磁流变阻尼器对结构振动进行控制是一种非常有前途的新技术。将锚索和磁流变阻尼器结合起来，提出了一种新的桥梁振动控制形式，并给出了算例分析结果。分析表明：应用本方法可以对桥梁的振动进行有效的控制。     

考虑参数不确定性的结构非线性振动控制研究

提出了一种可考虑参数不确定性的结构非线性振动控制算法。该算法将LQR控制器和非线性鲁棒控制器相结合,共同控制地震作用下结构非线性反应;其中,LQR控制器基于线性参考模型建立,非线性鲁棒控制器基于非线性鲁棒控制理论、结构参数不确定性及非线性行为建立。应用本文提出的振动控制算法对地震作用下某一钢筋混凝土结构的反应进行控制,结果表明:在强震作用下,结构构件会进入非线性阶段,基于名义线性系统设计的控制器并不适用于非线性结构;不同地震激励下,非线性鲁棒控制器可以明显地减小非线性结构的地震响应;本文提出的控制算法可以达到自适应减震控制的目的。     

门框墙内力计算模型的比较分析

依照《人民防空地下室设计规范》对门框墙构件设计计算时,其内力采用悬臂梁结构计算模型,但是门框墙结构从结构受力特性上分析更接近于四边约束的板式结构。在相同受力条件下,分别按基于规范的悬臂梁解析模型、基于板结构的门框墙结构模型和悬臂板结构模型,计算了固定端的内力。采用有限单元方法,对门框墙结构模型和悬臂板结构模型进行了数值计算。计算结果表明,基于规范的悬臂梁模型解析计算结果与门框墙结构模型数值计算结果(实际受力)相比,计算值偏大,大约增大10%。     

基于PSCAD的风电并网模型无功补偿优化仿真

针对宁夏地区某风电场功率因数偏低,无法并网的情况,从性能与经济性两方面考虑,提出了基于SVG+FC方法的风力发电系统无功补偿方案,并详细分析了二者之间的优化配比问题,以提高输电功率因数。仿真结果表明:补偿方案在投资、性能和补偿效果方面均优于其他各种控制方式,具有可行性和经济性。     

分布式多重调谐冲击阻尼器减震控制研究∗

为提高颗粒阻尼器对高层结构多模态控制性能,将颗粒阻尼技术与多重调谐质量阻尼器(MTMD)结合,提出了多重调谐冲击阻尼器(MTID),基于一个 20 层非线性 Benchmark 结构验证了多目标优化设计的 MTID 相对于单个调谐冲击阻尼器(STMD)的减震优越性,并研究了采用不同布置准则的分布式 MTID 的减震性能。结果表明：优化设计的 MTID 在减小主体结构的动力响应、非线性变形和塑性损伤等方面均具有更优异的控制性能;基于主体结构的模态特性确定 MTID 系统中 TID 的安装位置非常有效,将各个 TID 均安装于振型幅值最大的楼层可获得最优的振动控制性能。     

底层大空间高层建筑自由振动的实用计算方法

以连杆节间为界,按弹性支座上的Timoshenko悬臂梁建立剪力墙部分的振动方程,按一般框架建立框架部分的振动方程。根据力、变形协调条件,形成底层大空间高层建筑结构的自由振动,并据此计算其自由振动。     

土建结构振动控制研究进展

介绍了结构控制研究的任务、主要的减振装置、结构的主动控制和被动控制、结构的开环和闭环控制及其相应的算法;对土建结构控制研究的进展进行了综述,并列举了土建结构振动控制的工程应用实例;对土建结构控制研究的内容、研究方法和研究队伍等提出了建议。     

随机地震激励下相邻隔震结构被动控制研究

利用隔震结构和非隔震结构间的相互作用来减小地震作用下的结构响应,考虑地震激励的随机性,基于Clough-Penzien谱模型,推导了相邻结构随机响应的拓展状态方程,采用两种优化控制目标,分析得到了相邻隔震结构体系间连接控制装置的控制参数与结构随机响应的关系及其对控制效果的影响,并分别从地震响应时程和振动累计能量时程角度研究了相应地多自由度相邻隔震结构复合被动控制体系,在不同优化准则及不同控制方案下,结构体系的减震控制效果。研究结果表明,相邻隔震结构复合被动控制体系,可以获得较好的减震控制效果,阻尼系数在减震控制中起主要作用,但存在最优取值,并不是越大越好;采用以左、右子结构振动总能量最小为优化准则,在顶层+中间层安装控制装置的控制方案,可以有效地减小相邻结构的地震响应,得到的控制效果较好。     

浅谈大跨度空间结构相关振动控制

半个世纪以来,土木工程结构越发趋于大型化、复杂化,逐渐向高层、大跨度等方向发展,大型复杂结构逐渐显示出了巨大的应用前景,成为国内外发展最快的建筑结构类型之一。由于大跨度空间结构在建筑结构中应用越来越多,而其振动控制相对滞后,因此,振动控制在大跨度空间结构中的研究及应用就显得尤为迫切。本文阐述了大跨度空间结构振动控制的研究现状,并提出了一些有待进一步研究的问题。     

基于振动传递率的钢框架损伤识别试验研究

提出了基于振动传递率和主元分析相结合的新的损伤识别方法。首先,由结构无损伤时某2个位置的振动传递率样本构成结构的参考总体,以结构损伤状态时相同位置的振动传递率构成待检样本集;其次,把待检样本逐个代入到参考总体中,构成多个原始数据矩阵;然后,对所有原始数据矩阵进行主元分析并构造相应的控制椭圆和T2控制图,以前2阶主元在控制椭圆和T2控制图中的分布来确定结构是否存在损伤;最后,用一钢框架结构试验验证了本文方法的有效性,并引入振动传递率幅值的总体变化来识别结构损伤位置,损伤识别结果显示,此损伤指标能够很好的识别结构单一位置的损伤。     

基于功率法的结构⁃TMD减震控制分析∗

建立了结构-TMD振动方程,推导了无控结构和带TMD受控结构基于功率表达的运动方程,分别解释并给出了各种功率表达参数的物理意义,推导了随机激励下结构耗能功率流均值的随机表达式,对比分析了基于功率法的结构-TMD优化方法与其他优化方法的优化分析结果,并对其减震控制效果进行了对比分析。结果表明,结构-TMD系统的参数可以通过耗能功率流随机分析方法所得均值进行优化,且通过功率法优化后,结构在减震效果上优于其他传统方法得到的结果,从耗能功率均值的随机分析和时程功率分析角度证明了TMD控制的有效性;TMD做功功率为负时对结构有控制效果,起吸收转移能量的作用,且功率幅值越大控制效果越好,做功功率为正时则相反。     

粘滞阻尼减震结构抗震可靠度简化分析

通过设置粘滞阻尼器减小结构的地震反应是一种有效的被动控制方式,为与现行抗震设计水平相适应,减震结构和控制装置的设计也应该以可靠度为基础。本文结合粘滞阻尼减震结构的受力特性建立了此类耗能减震结构动力可靠度分析的实用简化计算方法。首先通过等价线性化方法,给出了层间三线型恢复力模型的等效平均刚度,粘滞阻尼器采用等效线性化的力学模型,建立了安装粘滞阻尼减震结构的等效线性随机分析模型。然后采用随机状态空间方法进行了粘滞阻尼减震结构的地震反应分析,基于层间变形失效准则和首次超越理论分析了粘滞阻尼减震结构的可靠度,并以粘滞流体阻尼器的变形超过其自身极限变形作为阻尼器的失效模式,讨论了粘滞阻尼器可靠度的计算。最后通过一个设置粘滞流体阻尼器的框架结构计算实例,说明了这种方法的运用。该方法可以作为一种实用的方法对振动控制结构在不同破坏状态下的抗震可靠度进行分析,为基于性能的抗震设计和优化提供参考。     

基于SMA的风机塔架结构风致振动控制研究

随着风力发电机塔架高度的增加及叶片尺寸的增大,风致振动对风机塔架结构可靠性的影响越来越显著。利用形状记忆合金(SMA)的超弹性效应,设计出一套针对风机塔架结构的耗能减振装置,以减小风机塔架结构的风致振动。构建了双线性SMA滞回模型,并集成到Abaqus软件中。以功率1.5 MW的大型风力发电机塔架为例,建立了SMA-风机塔架结构整体分析有限元模型,对其动力性能进行了研究,并做了风荷载响应及振动控制分析。结果表明,与无控状态时相比,装有SMA耗能装置的塔架顶层最大位移和加速度分别减小45%和31%,所提出的SMA耗能减振装置能够有效地控制塔架结构的动力响应。     

含TLCD超高层建筑风振舒适度及其生命周期费用分析

超高层建筑高、柔,风振影响显著,工程中常需配置调频液柱阻尼器(TLCD)以减小振动、提高人居舒适度。针对在强风作用下TLCD可能存在液体运动撞击容器顶部或液面低于水平段等失效问题,进行了TLCD的抗风可靠度研究,并对超高层建筑结构-TLCD体系的生命周期费用进行了分析。采用虚拟激励法计算结构-TLCD体系在脉动风荷载下的随机风振响应;基于随机振动的首次超越破坏准则,研究结构-TLCD体系在不同风速风载下的动力可靠度;分析结构-TLCD体系的风振舒适度生命周期费用;依据生命周期费用最小原则进行投资决策,是基于性能的抗风设计的具体应用。利用该方法对某超高层建筑结构的TLCD安装与否进行了投资决策,说明了本方法的适用性。     

基于性能的结构抗风设计理论框架

提出了基于性能的结构抗风设计理论框架,将风压强度划分为4个设计风压等级(弱风压、中风压、强风压及超强风压),将人体振动舒适度划分为6个等级(无振感、轻微振感、中等振感、烦恼、非常烦恼和无法忍受)、三种振动水平(与人的舒适感相关的振动水平、与人正常工作和操作有关的振动水平、与人的生理健康直接相关的振动水平)。结合不同类别建筑物的性能需求及人体振动舒适度的要求,将结构风振性能水准划分为4种状态(性能健康、性能亚健康、性能病态及性能丧失),将结构风振性能目标划分为5个等级(A、B、C、D、E)。提出了结构抗风概念设计与计算分析的一般原则,给出了结构性能抗风安全性评价及社会经济评价基本内容的建议。     

单跨简支梁竖向振动的磁悬浮半主动控制

由于传统的隔振器需要足够的竖向刚度来支撑上部结构,因而不能隔离竖向振动。为了解决这一问题,本文提出一种新的隔振策略,即磁浮式半主动控制方法,并将这一方法应用于弹性梁弯曲振动的半主动控制。将均质弹性梁简化为一带集中质量的简支梁,导出了控制系统的运动方程,讨论了系统在平衡点的稳定性,应用推广的Runge-Kutta方法,得到了系统在随机地面输入下的加速度响应。结果表明:杆件的初始悬浮位置是磁浮式半主动控制系统的平衡点,且平衡点是L稳定的;磁浮式半主动隔振系统具有类似于软弹簧的性质,与普通的弹性简支梁相比,磁浮式半主动振动控制系统的振动频率较低,加速度响应明显减小,系统具有良好的竖向隔振性能。     

基于Abaqus软件的并行计算集群平台构建与优化方法

根据有限元显式算法和隐式算法的特点,研究了岩土工程动力分析并行计算集群系统的硬件要求、集群系统的构建方法,构建了基于EM64T硬件构架、双路Intel Xeon处理器、Linux操作系统和64位Abaqus软件的32CPU并行计算集群平台,测试了存储子系统对集群性能的影响,比较了两种千兆以太网络作为集群子网络的性能优化方法。以地下结构的地震反应分析为例,测试了优化前后该集群系统的计算速度,发现两种以太网络性能优化方法都可以有效提高集群计算速度。列举了该集群系统在深水桥梁基础流固耦合动力分析、地下结构地震反应分析和快速轨道交通环境振动分析中的应用,显示了该集群在显式算法、隐式算法及小规模、大规模数值计算问题中的并行计算效率,证明所构建的Abaqus数值模拟并行计算集群平台能够满足计算规模、计算精度和时效性的要求。