大跨网格结构多维隔减震装置试验与优化分析

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1、摘贾大跨网格结构多维隔减震装置试验与优化分析专业：防灾减灾工程及防护工程硕士生：涂青导N-徐赵东学校名称：东南大学摘要地震运动是一种复杂的多维运动，结构在单维与多维地震作用下的反应是不同的，特别是对复杂或重大的工程结构，只考虑单分量的地震作用是不够的，因此工程结构的多维抗震是一个非常重要的研究课题。到目前为止，有关多维地震激励下结构的隔减震研究尚处于初级阶段，而针对多维地震激励所开发的多维隔减震装置则是更加少见。因此，研究与开发适用于结构的多维隔减震装置是非常重要的。同时，大跨网格结构中设置多维隔减震装置的关键，在于

2、合理地确定装置的安放位置和力学参数。如果装置的位置和参数合理，则较少的装置就能达到理想的减震效果；反之，则必然需要较多的装置来满足隔减震要求。因此很有必要对隔减震结构进行优化分析。本文以研究多维隔减震装置的性能试验、力学模型、以及对使用隔减震装置的网格结构进行优化分析为主要目的。对多维隔减震装置的性能参数、竖向力学模型的建立、装置的参数优化分析等几个方面进行了理论和试验研究。本文的研究内容及结论主要体现在以下几个方面：1．对大跨网格结构多维隔减震装置进行了竖向性能试验研究，试验分析表明：加载频率、位移幅值均对多维隔减

3、震装置的等效受拉刚度和等效受拉阻尼有着显著影响；多维隔减震装置的动态性能参数剪切储能模量G1、剪切损耗模量G和损耗因子r／均随着频率的增大而增大，随着位移幅值的增大而减小；每圈耗能历随着位移幅值的增大而增大；在只拉不压的工况下，阻尼比随着频率的增大是基本增大的，但是随着位移幅值的变化其规律不明显；在压lmm的工况下，阻尼比随频率的增大而增大，但是当频率较大时，阻尼比的增幅开始减缓；阻尼比随着位移幅值的变化是一个先增后减的变化趋势；通过疲劳试验，发现多维隔减震装置在低频率下具有较好的疲劳性能，在高频率下的疲劳性能有待进

4、一步的研究。2．对目前常用的粘弹性材料的力学模型进行了阐述和评价，在一定频率及位移幅值范围内，修正了等效标准固体模型，得到了能够描述位移幅值变化的修正等效标准固体模型。理论及试验研究表明，该模型能很好的反映剪切储能模量，但对于损耗因子的分析尚有较大的改善空间。3．利用有限元软件ANSYS对多维隔减震装置进行了仿真分析，将有限元计算结果与试验结果进行比较，结果表明有限元模型参数的选取是合理的。4．研究了使用多维隔减震装置的网格结构的隔减震情况。运用遗传算法对隔减震装置的参数进行了优化分析，建立了网格结构隔减震体系在地震

5、反应中的简化计算模型，并用MATLAB软件编制了基于遗传算法的优化程序，对参数优化模型进行了分析。研究结果表明：通过遗传算法的优化分析，能够得到隔减震装置的最优参数，使得受控网格结构的隔减震效果最佳。l捅耍--__mI!!曼曼曼!曼曼曼曼曼曼曼曼!曼!曼兰!曼曼兰曼曼曼曼曼!曼蔓曼曼曼!曼曼毫本文的特色在于：1．对大跨网格结构多维隔减震装置进行了竖向性能试验研究，通过试验掌握了该装置的隔减震性能，并得到了修正等效标准固体模型。2．运用遗传算法进行了优化分析，得到了隔减震装置的最优参数，使得网格结构的减震效果最好，使其

6、能够更好的应用到工程中。关键词：多维；隔减震；性能试验：力学模型；遗传算法；优化分析；(本论文受国家自然科学基金项目。大跨网格结构多维减振(震)控制试验与研究”(50508010)、江苏省自然科学基金(BK2008282)、教育部新世纪优秀人才支持计划、江苏省。333高层次人才培养工程”支持计划的资助，在此表示诚挚的感谢。)nSir，、DaCtExoerimentalStudyonVerticalPerformanceofaMulti．DimensionalEarthquakeIsolationandMitigati

7、onDeviceandOptimizationAnalysisSpeciality：DisasterPreventionandReductionEngineeringandProtectionEngineeringPostgraduate：TuQingSupervisor：XUZhao-DongAbstractTheearthquakeexcitationsarecomplicatedmulti—dimensionalmotions．’11leresponsesofstructuresaredifferentunde

8、rthesingleandmulti·dimensionalearthquake，especiallyforcomplexandimportantengineeringstructures．Consequently,itisnecessarytotakethemulti·dimensionalseismicresponsesofimportan