基本信息·出版社：科学出版社 ·页码：167 页 ·出版日期：2007年04月 ·ISBN：7030187229 ·条形码：9787030187222 ·版本：第1版 ·装帧：平装 ·开本 ...
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磁流变阻尼器对斜拉索的振动控制 |
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磁流变阻尼器对斜拉索的振动控制 |
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基本信息·出版社：科学出版社
·页码：167 页
·出版日期：2007年04月
·ISBN：7030187229
·条形码：9787030187222
·版本：第1版
·装帧：平装
·开本：16
·正文语种：中文
·图书品牌：科瀚伟业
内容简介 《磁流变阻尼器对斜拉索的振动控制》系统地反映了作者在磁流变阻尼器对斜拉索振动控制方面的研究成果。《磁流变阻尼器对斜拉索的振动控制》共10章。第1章概述了斜拉索振动和磁流变阻尼器的研究应用进展及斜拉索振动控制的研究成果。第2～6章是磁流变阻尼器对斜拉索振动进行被动控制的研究。其中试验部分介绍了对斜拉索所做的室内试验和现场试验；理论分析方面包括对试验斜拉索的数值仿真、磁流变阻尼器最优参数、斜拉索被动控制效果、磁流变阻尼器简化模型和最优被动控制设计。第7～10章主要阐述磁流变阻尼器对斜拉索振动进行半主动控制的研究工作。其中主要介绍了基于位移和速度方向的半主动控制、基于最优控制力的半主动控制、神经网络半主动控制、基于时间离散系统的斜拦索半主动振动控制等研究工作，并相应介绍了动态调整控制的试验验证。 《磁流变阻尼器对斜拉索的振动控制》可供从事土木工程及振动工程研究、设计、施工的广大科技人员参考，也可作为高等院校相关专业的研究生和高年级本科生的学习参考书。
作者简介 邬喆华1971年10月出生，上海人，1993年、1996年、2003年分别于浙江工业大学、哈尔滨工业大学、浙江大学获得结构工程学士、硕士和博士学位，并于2004～2006年在同济大学土木工程博士后流动站做博士后研究工作。自1996年起在宁波市建筑设计研究院从事建筑结构设计，任高级工程师、国家一级注册结构工程师、国家注册监理工程师、国家二级注册建筑师、计算机应用软件工程师（高级程序员）。主要研究方向为预应力结构设计与理论、复杂结构有限元建模与分析、拉索振动与半主动控制等。以第一作者在国家各级期刊和学术会议上发表论文50余篇，主持、参加的国家级等各级课题9项。Email：wuzhehua@tom.com
陈勇 1974年4月出生，浙江黄岩人，博士，浙江大学土木工程系副教授。1994年、1997年于浙江大学获得结构工程学士、硕士学位。1997年至今，在浙江大学土木工程学系担任教师。2002年作为浙江大学和香港理工大学联合培养博士毕业，2000～2001年，担任香港理工大学的研究助理，2001年在美国Prof.Spencer（现任职UIUC大学）的研究小组做访问学者。主要从事风工程、振动控制、结构健康监测、预应力工程等领域的研究工作，相关科研成果荣获省科技进步二等、三等奖，以及省教育厅科研成果一、二等奖，多篇论文获得省市级优秀论文奖励。近年来已发表论文50多篇。Email：cecheny@zju.edu.cn
编辑推荐 近年，国内外针对拉索减振问题，研究开发了一些新型阻尼器装置，如采用黏性材料的黏性阻尼器、高阻尼橡胶阻尼器以及《磁流变阻尼器对斜拉索的振动控制》论述的磁流变阻尼器。
目录 序
前言
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 斜拉索振动
1.2.1 斜拉索振动机理
1.2.2 斜拉索振动方程
1.3 斜拉索振动控制
1.3.1 结构控制
1.3.2 斜拉索被动控制
1.3.3 斜拉索主动控制
1.3.4 斜拉索半主动控制
1.4 MR阻尼器控制
1.4.1 磁流变液
1.4.2 MR阻尼器模型
1.5 本书研究的主要内容
参考文献
第2章 采用ER阻尼器做斜拉索被动控制
2.1 引言
2.2 斜拉索数学模型
2.2.1 笛卡儿坐标中的数学模型
2.2.2 状态空间里的数学模型
2.3 斜拉索试验模型
2.4 ER阻尼器模型
2.5 斜拉索振动控制试验
2.5.1 动力特性试验
2.5.2 振动控制
2.5.3 共振峰频率飘移
2.5.4 荷载影响及最优位置
2.6 小结
参考文献
第3章 MR阻尼器对斜拉索减振控制的现场试验研究
3.1 引言
3.2 试验组织
3.2.1 斜拉索试验对象
3.2.2 磁流变阻尼器的力学关系
3.2.3 斜拉索试验系统
3.3 数据处理及系统阻尼比的Hilbert变换识别方法
3.4 试验结果
3.4.1 系统等效阻尼比
3.4.2 索的共振峰频率
3.5 小结
参考文献
第4章 斜拉索-MR阻尼器系统的控制方程及Galerkin法求解
4.1 引言
4.2 斜拉索数学模型
4.2.1 微分方程
4.2.2 状态方程
4.3 数值求解方法
4.3.1 形函数的选取
4.3.2 算法的选用
4.4 试验索的振动控制数值计算
4.4.1 形函数的选取及MR阻尼器模型
4.4.2 系统等效阻尼比
4.4.3 索共振峰频率的漂移
4.5 小结
参考文献
第5章 MR阻尼器最优参数和被动控制效果
5.1 引言
5.2 MR阻尼器的数学模型
5.3 斜拉索减振效果的评价
5.4 MR阻尼器的最优参数
5.4.1 最优型号
5.4.2 最优电压
5.4.3 阻尼器安装位置
5.5 MR阻尼器被动控制效果
5.5.1 与黏性油阻尼器被动控制效果的比较
5.5.2 索基频、Irvine参数、激励荷载和振动模态对被动控制效果的影响
5.5.3 电压失效时的减振效果
5.5.4 制振的频域
5.6 系统共振峰频率的漂移
5.7 工程实例
5.8 小结
参考文献
第6章 MR阻尼器的简化模型和最优被动控制设计
6.1 引言
6.2 MR阻尼器被动控制的简化模型
6.2.1 简化模型的提出
6.2.2 简化模型适用性的验证
6.3 等效阻尼统一曲线
6.4 基于简化模型的MR阻尼器动力特性
6.4.1 等效黏性阻尼系数
6.4.2 等效刚度系数
6.5 简化模型的参数化表达式
6.6 工程实例
6.7 小结
参考文献
第7章 基于位移和速度方向的半主动控制
7.1 引言
7.2 基于位移和速度方向的控制算法
7.3 MR阻尼器的最优参数
7.3.1 最优型号
7.3.2 阻尼器安装位置
7.4 MR阻尼器半主动控制效果
7.4.1 半主动控制效果的评价
7.4.2 与MR阻尼器被动控制、最优黏性油阻尼器控制效果的比较
7.4.3 索基频、激励荷载和振动模态对半主动控制效果的影响
7.5 长索的减振效果
7.6 小结
参考文献
第8章 基于最优控制力的半主动控制
8.1 引言
8.2 最优控制力的计算
8.2.1 线性最优控制法
8.2.2 特征结构配置法
8.2.3 次最优控制法
8.2.4 变结构滑移模态控制法
8.3 施加电压的切换
8.3.1 基于剪切优化的开关控制
8.3.2 基于阻尼器出力和速度的开关控制
8.3.3 基于Lyapunov稳定理论的开关控制
8.4 控制算法有效性的分析
8.4.1 计算参数
8.4.2 状态反馈的控制
8.4.3 输出反馈的控制
8.5 工程实例分析
8.5.1 计算参数
8.5.2 最优阻尼器型号
8.5.3 控制方法的评述
8.6 系统仿真程序的开发
8.6.1 系统仿真技术
8.6.2 斜拉索振动控制程序MRc()NTR()I。简介
8.7 小结
参考文献
第9章 半主动LQG控制和神经网络半主动控制
9.1 引言
9.2 半主动LQG控制
9.2.1 半主动LQG控制策略
9.2.2 数值振动仿真
9.3 神经网络控制
9.3.1 神经网络控制概述
9.3.2 神经网络振动控制实例
9.3.3 神经网络的泛化功能
9.4 小结
参考文献
第10章 基于时间离散系统的半主动控制
10.1 引言
10.2 动态调整控制
10.2.1 控制假设
10.2.2 模型降阶
10.2.3 动态调整控制
10.2.4 采用双黏性模型
10.3 实例验证
10.3.1 振动控制
10.3.2 可控域和不可控域
10.4 动态调整控制的试验验证
10.4.1 试验装置
10.4.2 自由振动试验
10.4.3 随机激励下的振动控制试验
10.4.4 步进频率扫描
10.5 小结
参考文献
……
序言 斜拉桥拉索自身阻尼低、振型丰富，极易在风、风雨及交通荷载作用下发生振动。斜拉索振动是目前斜拉桥普遍面临的一个工程问题，特别是随着桥梁跨度增大、拉索变长，其振动问题也更加突出。持续的斜拉索振动可能引起拉索自身或锚固系统的疲劳破坏，过大振幅的拉索横向振动还可能给通过桥梁的行人或驾驶员带来心理恐慌，影响桥梁的使用性。因此，对于大跨度斜拉桥，通常需要采取措施对拉索的振动进行控制，以保证桥梁结构的安全性和使用性。
已有研究成果和实桥观测结果表明，斜拉索可能发生的振动主要有由涡流脱落引起的涡激振动、风雨共同作用下发生的风雨激振，以及当桥的结构整体振动固有频率和局部的拉索横向振动固有频率成倍分数关系时可能发生的参数振动和线性内部共振。此外，最近在欧洲寒冷地区的斜拉桥也观察到了拉索结冰弛振的现象。
针对这些类型的拉索振动，通常采用的拉索减振主要措施有阻尼器措施、气动措施以及辅助索措施。阻尼器措施是在拉索靠近锚固端附近横向安装阻尼器以提高拉索的结构模态阻尼；气动措施是通过改变拉索表面的形状或粗糙度，破坏表面水线的形成和有规律的涡脱落，以减小风荷载的激励；辅助索措施将斜拉索用辅助索相互连接，形成索网，以增大结构刚度和阻尼。此外，还有采用主动或半主动方式控制拉索振动的，但多处于研究探索阶段，其中相对成熟的即本书论述的利用磁流变（MR）阻尼器进行的半主动控制。
上述几种措施中，阻尼器措施在工程中应用最为普遍。这种措施是一种“广谱型”的减振措施，可增大拉索模态阻尼，对前述的几种不同机理的拉索振动都是有效的。传统的阻尼器多采用油阻尼器，其技术较为成熟、性能稳定、价格低廉，但由于用于桥梁拉索减振时使用环境过于严酷，其耐久性尚不能令人满意，经数年使用后，阻尼器漏油破损的现象较为普遍。近年，国内外针对拉索减振问题，研究开发了一些新型阻尼器装置，如采用黏性材料的黏性阻尼器、高阻尼橡胶阻尼器以及本书论述的磁流变阻尼器。
文摘 插图：
1）没有连接阻尼器的斜拉索动力特性试验研究的试验结果和理论计算的结果十分吻合，表明所设计的模型索和斜拉索的数学模型是一致的；从没有连接阻尼器时的传递函数来看，斜拉索的振动幅值非常大，阻尼比也较小。
2）斜拉索一ER阻尼器系统是一个非线性系统，其与没有阻尼器的斜拉索进行比较，可以将非线性系统等效为线性系统，即采用线性系统中的传递函数的概念对安装ER阻尼器的斜拉索振动特性进行了研究，但每一个传递函数只代表了在特定激励下的情形；试验结果表明，在利用ER阻尼器进行斜拉索的被动减振控制时，存在一个最优的电压区间，该电压区间由系统的振动水平、阻尼器特性所决定；通过传递函数的比较，在阻尼器的最优电压区间，可以看出斜拉索的前三阶共振峰幅值都大大下降；本章还对不同荷载水平下的最优电压也进行了比较试验，试验结果表明，最优电压与斜拉索的振动水平有关但并不十分敏感。
3）ER阻尼器对系统提供了附加的等效刚度，试验结果表明：该刚度的值先是随电压的增加而增大，直接导致了系统共振峰频率的提高；当电压很大时，附加的等效刚度基本相同，系统共振峰频率趋于不变。
4）采用所提出的非线性动力模型，还对不同荷载水平、不同安装位置的斜拉索振动控制效果进行了研究；随着荷载均方根的提高，最优电压基本呈线性增加，当荷载均方根小于某个值时，最优电压降为零；ER阻尼器的最佳安装位置并不在斜拉索中点处，而是在距斜拉索下部锚固区O.23l的位置。
