粘弹性阻尼器对结构随机振动控制的理论研究

摘要

用粘弹性材料制作的阻尼器是一种有效的被动减震控制装置，具有高阻尼耗能功能，且具有制作简单，安装方便等优点。目前关于粘弹性阻尼器对结构振动控制的研究多是在确定性地震激励下进行的，而地震动是一随机过程，因此研究粘弹性阻尼器减震控制结构的随机地震响应将更具有实际意义。本文在实验基础上开展阻尼器控制结构的随机振动理论研究，主要内容如下：
　　1、设计了耗能型粘弹性阻尼器和耗能复位型粘弹性阻尼器，分别介绍了其构造和工作原理。通过实验得出了耗能型粘弹性阻尼器在不同控制因素下的滞回曲线，从而得出阻尼器各参数指标与不同扭矩、加载频率和应变幅值的相关性。
　　2、介绍了几种典型的地震动平稳随机模型，假定地震地面运动是具有平稳过滤有色噪声随机过程，给出了与《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010)相对应的随机地震动模型参数。
　　3、分别对安装有耗能型粘弹性阻尼器和耗能复位型粘弹性阻尼器的多自由度结构在地震激励下的平稳随机振动进行了理论研究：根据随机振动理论，在平稳过滤有色噪声激励下建立了粘弹性阻尼器减震控制结构的运动方程，再将其表达为随机状态方程，进而推导了减震结构的随机状态反应公式。
　　4、分别计算了耗能型粘弹性阻尼器和耗能复位型粘弹性阻尼器对一6层钢框架结构的随机振动控制，结果表明：两种阻尼器均能有效抑制结构的随机地震反应（层间位移标准差、层间速度标准差和最大层间位移）。
　　5、以一10层框架结构为例，以结构各层层间位移标准差和最小为目标函数，采用遗传模拟退火算法（GA-SA）分别对耗能型粘弹性阻尼器和耗能复位型粘弹性阻尼器在结构上的布置进行了优化。优化结果与其他布置工况的计算结果进行了比较，证明了遗传模拟退火算法的有效性，并指出：在阻尼器数量一定的条件下，将阻尼器布置在结构的中下层，将具有更好的减震效果。

目录

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2结构振动控制概述

1.3粘弹性阻尼器在结构被动控制中的研究应用

1.4随机振动理论概述

1.5本文主要研究内容

第二章 粘弹性阻尼器的理论基础

2.1粘弹性阻尼材料

2.2粘弹性阻尼器的力学模型

2.3小结

第三章 新型粘弹性阻尼器试验研究

3.1引言

3.2耗能型粘弹性阻尼器

3.3耗能复位型粘弹性阻尼器

3.4小结

第四章 粘弹性阻尼器对结构随机振动控制

4.1地震动随机模型

4.2 地震动随机模型参数的确定

4.3结构随机振动反应分析

4.4算例

4.5小结

第五章 粘弹性阻尼器在结构中的优化布置

5.1引言

5.2遗传算法概述

5.3模拟退火算法概述

5.4遗传模拟退火算法

5.5减震结构优化设计的目标函数

5.6算例

5.7小结

第六章 结论

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢