论文题目: 粘弹性阻尼器在网架结构减震控制中的参数优化研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 结构工程
作者: 凌和海
导师: 薛素铎
关键词: 粘弹性阻尼器,参数优化,复形法,网架结构,减震控制
文献来源: 北京工业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 基于优化设计理论在大跨空间结构中的应用现状,本文选用了复形法和fmincon 函数法两种优化方法,将其引入工程结构减震控制中,对粘弹性阻尼器在网架结构减震控制中的参数作了优化研究。首先,总结了结构振动控制在大跨空间结构中的应用和结构优化设计在土木工程中的应用。然后选用了复形法和fmincon 函数法两种优化方法,编制了相应的优化程序,并以一算例验证了作者编制的程序的正确性。在此基础上,为了考察优化算法在土木工程结构减震控制中的应用,将上述两种优化方法引入单自由度体系中,进行粘弹性阻尼器在单自由度体系中的参数优化,探讨了两种优化算法在结构减震控制中的可行性。最后,将复形法应用于空间网架结构中,对粘弹性阻尼器在网架结构减震控制中的参数进行了优化研究,提出了多种参数优化控制目标函数,给定约束和边界条件,应用复形法进行阻尼器的参数优化;接着对粘弹性阻尼器在网架结构中的优化设置进行了探讨,给出了在实际工程结构中设置粘弹性阻尼器的基本优化步骤及相应的建议。结果表明:复形法对阻尼器在大跨空间结构减震控制中的参数优化是可行的,且取得了很好的效果。
论文目录:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 振动控制在大跨空间结构中的研究现状及应用实例
1.3 结构优化学科的发展及优化方法
1.3.1 结构优化的发展和研究现状
1.3.2 结构优化中的优化算法
1.4 结构优化设计在土木工程结构减震控制中的应用
1.5 本文主要研究内容
第2章 优化算法的选取及应用
2.1 引言
2.2 fmincon 函数法
2.2.1 SQP 算法描述
2.2.2 SQP 算法的 MATLAB 实现
2.3 复形法
2.3.1 复形法概念
2.3.2 复形法的优缺点
2.3.3 复形法的实现步骤
2.4 算例分析
2.4.1 算例描述
2.4.2 优化结果及分析
2.5 本章小结
第3章 粘弹性阻尼器在单自由度地震反应中的参数优化
3.1 引言
3.2 粘弹性阻尼器的工作原理
3.3 粘弹性阻尼器的计算模型
3.4 参数优化模型推导
3.4.1 设计变量
3.4.2 目标函数
3.4.3 约束条件
3.4.4 优化的数学模型
3.5 阻尼器在单自由度地震反应中的参数优化
3.5.1 单自由度模型描述
3.5.2 单自由度动力方程
3.5.3 阻尼器参数对减震效果的影响
3.5.4 阻尼器参数在单自由度中的优化
3.6 本章小结
第4章 粘弹性阻尼器在网架结构减震控制中的参数优化
4.1 引言
4.2 网架结构计算模型的建立
4.2.1 网架结构体系控制原理
4.2.2 网架结构计算说明
4.3 网架结构振动频率和振型分析
4.4 优化数学模型的建立
4.4.1 以节点位移和节点加速度为控制目标
4.4.2 以杆件轴力为控制目标
4.5 阻尼器参数变化对网架结构减震效果的影响
4.5.1 18m×12m 网架
4.5.2 30m×24m 网架
4.6 阻尼器参数优化
4.6.1 以结构节点位移和节点加速度总体响应峰值为控制目标
4.6.2 以单个节点位移和单个节点加速度峰值为控制目标
4.6.3 以所有杆件轴力的平方和开根的峰值为控制目标
4.6.4 以单根杆件轴力的峰值为控制目标
4.7 本章小结
第5章 粘弹性阻尼器在网架结构中的优化设置
5.1 引言
5.2 阻尼器布置位置的优化
5.2.1 沿纵向布置阻尼器
5.2.2 沿横向布置阻尼器
5.2.3 横向和纵向综合布置
5.3 支撑倾斜角度的优化
5.3.1 阻尼器悬挑长度
5.3.2 阻尼器下端节点的竖向位置
5.4 与阻尼器相连节点类型的优化
5.5 阻尼器布置数量的优化
5.6 实际工程结构设置阻尼器的基本优化步骤及实例分析
5.6.1 基本优化步骤
5.6.2 实例分析
5.7 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢
发布时间: 2005-09-21
参考文献
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