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基于可控性柱面网壳结构主动控制作动器布置的优化研究

2011-02-13王社良田秀婷代建波

振动与冲击 2011年9期
关键词:模态振动优化

王社良,田秀婷,代建波,赵 祥

(西安建筑科技大学 土木工程学院,西安 710055)

随着建筑对跨度、高度和结构形式的要求,网壳结构以其突出的优点已广泛应用于各种重要的标志性建筑。然而,这类结构通常柔性大、阻尼小、自振频率较低,在动力荷载(如地震和强风)作用下会发生较大的振动变形、构件破坏及一定程度的损伤积累。因此有关网壳结构的抗震及减震问题更显得突出。传统的抗震设计方法依靠结构自身的耗能能力来吸收地震能量,缺乏自我调节能力,而主动控制技术具有智能性、灵活性及减震效果明显等优点。该技术在机械、航空航天和船舶等领域已经取得了广泛应用,而在土木工程中的研究则刚刚起步。设计适应于土木工程结构的主动控制作动器,如何合理地布置作动器以有效的抑制结构振动,以及作动器参数对结构不利因素的控制效果和影响是当前的研究重点[1]。

作动器的性能在很大程度上决定了整个振动控制系统的性能,而作动器的性能主要取决于作动器采用何种驱动材料。超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,简称为GMM)是一种在外磁化状态改变时,其尺寸会产生显著的变化,去掉外磁场后,又恢复原来尺寸的智能材料,这类材料具有输出力大、应变显著、工作频带宽、响应速度快和驱动电压低等优点。利用GMM性能研制的作动器定位精度高、响应速度快、输出力大、设计相对简单[2],因此在土木工程主动控制中的应用具有良好前景。……

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