非线性悬吊质量摆对高耸结构减振控制的研究

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1、硕士学位论文非线性悬吊质量摆对高耸结构减振控制的研究ResearchonSeismicControlofthetallandslenderstructurewithNonlinearSuspendingMassPendulum学21106090完成日期：2Q!垒生Q垒目大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明I黜作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其

2、他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：a邕盛尘堕辟政呈查墨蕴喾3互蠲擅握撞割如鲤】作者签名：丛蒸日期：2111年—』月上日大连理工大学硕士学位论文摘要高耸结构体系在强风雨、地震等环境荷载反应敏感，容易产生振动疲劳损伤和极端条件下的动态倒塌破坏。近年来，结构振动控制方法的出现为解决此类问题提供了一条有效的途径，而悬吊质量摆体系具有效果好、原理

3、简单、安装方便的优点，因而引起了研究者的广泛关注。现有研究中，通常将悬吊质量摆简化为一个单摆振动系统，但当摆的振动幅度明显偏离平衡位置时，将不满足线性小摆角的条件，必须考虑悬吊质量摆大振幅几何非线性的影响。本文针对悬吊质量摆的非线性问题做了以下几个方面的研究：(1)以输电塔为例，分析了高耸结构体系的破坏现象；阐述了结构振动控制的基本概念和结构振动控制的基本类型，简单介绍了悬吊质量摆的研究现状；(2)本文以一柔性输电塔为例，首先介绍输电塔结构的有限元模型，对有限元模型进行模态分析，得出模型的前六阶频率和阵型；

4、对输电塔的有限元模型进行简化，得出简化模型，把简化模型和有限元模型进行对比，验证简化模型的准确性。通过推理分析得出非线性悬吊质量摆．结构的运动方程，把线性与非线性悬吊质量摆．结构在ElCentro波(SW)作用下进行比较，验证非线性的存在；采用正弦波，对结构进行参数分析，从而得出摆的质量和摆的长度不同时，结构的减震率的变化规律，得出最优的参数；采用不同的场地条件，对线性和非线性结果进行对比，进一步验证悬吊质量摆非线性的存在，同时说明悬吊质量摆．结构考虑悬吊质量摆非线性的必要性；(3)论文第三章首先对等效线性

5、化和虚拟激励法进行简单的介绍，提出了考虑加速度影响的非线性悬吊质量摆的运动方程，利用等效线性化和虚拟激励法对非线性悬吊质量摆的运动方程进行简化，从而进行计算，采用不同幅值的激励对非线性和等效线性化之后的方程进行对比，从而验证简化方法的正确性。(4)采用基于梯度的优化算法，利用虚拟激励法，得到了悬吊质量摆．输电塔结构的耦合系统和目标函数的灵敏度，采用MATLAB优化工具箱中的优化函数fmincon对悬吊质量摆的质量和摆长进行优化设计，进一步说明悬吊质量结构中考虑非线性的必要性。关键词：悬吊质量摆；输电塔；减震

6、率；等效线性化；虚拟激励法非线性悬吊质量摆对高耸结构体系的研究ResearchonSeismicControlofthetallandslenderstructurewithNonlinearSuspendingMassPendulumAbstractnletallandslenderstructuresystemiSsensitivetotheenvironmentofs仃ongwind．earthquakeload，andeasytoresultinthefatiguedamageduetothedyn

7、amicvibrationandeventhecollapseinextremeconditions．Inrecentyears，thestructuralvibrationcontrolmethodprovidesaneffectivewaytosolvethisproblem，andthesuspendedmasspendulumsystemhastheadvantagesofgoodeffect，simpleprinciple，convenientinstallmion，thuscausedthewi

8、deattentionofscholars．Inthecurrentstudy,thesuspensionmasspendulumsiSusuallysimplifiedintoasimplependulumvibrationsystem．HoweveLwhentheamplitudeofvibrationiSobviouslydevimedfromtheequilibriumposition．thelinear