阻尼替代杆件在双层球面网壳结构中的优化布置研究

论文摘要

大跨度网壳结构越来越多地受到亲睐,相应地该结构的减振控制也成了面临解决的问题。杆件式阻尼器减振控制是一种十分有效的被动减振控制方法。它通过增加结构的阻尼,耗散结构的振动能量来达到减小结构的振动响应的目的。由于该方法控制效果好、易于施工、经济效益好等优点,在实际网壳结构振动控制中具有广泛的前景。由于杆件式阻尼器减振控制的特殊性及目前其合理最优的布置的研究的不完善,因此本文对球面网壳结构模型中替换杆件的优化布置的研究是十分必要的。本文采用最优准则法对控制器的位置进行了优化研究,在结构地震反应谱分析的方法中,选取杆件截面面积对结构自振频率灵敏度大的杆件作为控制器的布置位置。通过分析杆件对结构各频率的灵敏度,将控制器放置在对结构频率灵敏度大的杆件上。在灵敏度分析的理论中,将通过采用孤立特征值的摄动法理论进行研究,并按此理论编制了优化程序。建立双层球面四角锥网壳结构模型,进行灵敏度值计算,并研究了结构参数对其优化结果的影响。为了研究优化布置替代杆件对结构的控制效果,以双层球面凯威特网壳结构为模型,进行了时程分析。用阻尼替代杆式构件控制方法对网壳结构进行减震控制,对双层球面网壳及阻尼杆件等进行了多个参数的分析,如阻尼杆件的阻尼系数、刚度、地震加速度幅值等对控制效果的影响。通过优化计算合理布置杆件,在保证替换杆件后结构稳定的基础上,节省了杆件的应用,从而使工程造价降低,对实际工程有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本论文的选题背景
• 1.2 大跨度空间结构减振控制的研究现状
• 1.3 网壳结构及分类
• 1.4 结构减振装置的优化布置研究
• 1.4.1 优化算法的种类概述
• 1.4.2 最优准则法
• 1.4.3 数学规划法
• 1.4.4 遗传算法
• 1.4.5 关于控制系统的优化布置
• 1.5 结构优化分析
• 1.6 本文的主要研究内容
• 第2章 基于灵敏度的优化设计理论研究
• 2.1 引言
• 2.2 孤立特征值的摄动法
• 2.2.1 摄动法
• 2.2.2 孤立特征值的摄动法
• 2.3 结构动力灵敏度分析
• 2.4 最优准则
• 第3章 网壳减振结构的灵敏度计算
• 3.1 基本参数
• 3.1.1 双层球面四角锥网壳结构
• 3.1.2 粘弹阻尼杆件
• 3.2 数值分析
• 3.2.1 基本假定
• 3.2.2 网壳减振结构的灵敏度计算
• 3.2.3 结构参数对灵敏度的影响
• 3.2.4 矢跨比对网壳减振结构灵敏度影响的深入分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 网壳优化结构的动力分析
• 4.1 引言
• 4.2 基本参数
• 4.2.1 网壳结构
• 4.2.2 粘弹阻尼杆件
• 4.2.3 地震波的选取及作用
• 4.3 数值分析
• 4.3.1 结构优化分析
• 4.3.2 基于优化结果的模型建立
• 4.3.3 结构动力响应分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 优化布置参数对结构动力特性的影响
• 5.1 引言
• 5.2 阻尼杆件刚度影响
• 5.3 阻尼杆件阻尼系数影响
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢