磁流变阻尼器实时阻尼力追踪和负刚度控制研究

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1、硕士学位论文磁流变阻尼器实时阻尼力追踪和负刚度控制研究STUDYONREAL-TIMEFORCETRACKINGSCHEMEANDNEGATIVESTIFFNESSCONTROLOFMRDAMPERS魏树利哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TU352学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工学硕士学位论文磁流变阻尼器实时阻尼力追踪和负刚度控制研究硕士研究生：魏树利导师：王建讲师学位：工学硕士学科：土木工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Clas

2、sifiedIndex:TU352U.D.C:624DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONREAL-TIMEFORCETRACKINGSCHEMEANDNEGATIVESTIFFNESSCONTROLOFMRDAMPERSCandidate：WeiShuliSupervisor：WangJianAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：CivilEngineeringAffili

3、ation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要在地震作用下高层建筑可以通过结构振动控制措施有效降低结构的位移反应，但结构顶层加速度很难得到有效控制，而负刚度控制可以有效降低结构的加速度反应。磁流变阻尼器作为智能控制装置，能够在不额外使用机械装置的基础上实现结构的负刚度控制，其负刚度阻尼力可以通过实时调节

4、阻尼器的控制电压实现，但磁流变阻尼器模型的不确定性和实时阻尼力追踪困难等问题对实现结构的负刚度控制造成了很大困难。因此，本文针对磁流变阻尼器实现结构负刚度控制的诸多困难，提出磁流变阻尼器的修正双曲正切模型，采用基于模型的分段线性插值实现阻尼力实时追踪，进一步基于OpenSees有限元分析软件对磁流变阻尼器的负刚度控制进行研究。主要研究内容如下：（1）基于双曲正切函数提出磁流变阻尼器恒定电压时的力电模型,研究磁流变阻尼器低速度区非线性剪切屈服和高速度区增减速时阻尼力差异的建模方法，通过磁流变阻尼器正弦激励下的

5、性能试验和变频变幅值试验研究双曲正切模型的有效性及模拟误差。（2）基于分段线性插值方法进行磁流变阻尼器实时阻尼力追踪研究，通过建立电流源的二阶动态系统模型和磁流变阻尼器电流-磁场关系的一阶滤波器模型来描述磁流变阻尼器电场和磁场间关系，将双曲正切模型适用范围扩展到变电压范围，最后利用磁流变阻尼器通过仿真和试验实现粘滞阻尼力和负刚度阻尼力。（3）基于OpenSees有限元平台开发磁流变阻尼器的材料模型和实时阻尼力追踪算法，进一步研究地震作用下高层建筑结构的磁流变阻尼负刚度控制，基于数值模拟对比分析负刚度控制和P

6、assive-On控制在地震作用下的控制效果。关键词：磁流变阻尼器；实时阻尼力追踪；负刚度；OpenSees二次开发-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractHigh-risebuildingcaneffectivelyreducethedisplacementresponseofthestructureunderearthquakebystructurevibrationcontrol,butthetopaccelerationishardtogeteffectivecontrol,meanwh

7、ilenegativestiffnesscontrolcanreducetheaccelerationresponseofthestructureeffectively.TheMRdampercanrealizethenegativestiffnesscontrolofthestructureintelligentlywithoutadditionaluseofothermechanicaldevicesanditsnegativestiffnesscontrolforcecanbeachievedthro

8、ughchangingthedrivevoltage.However,theuncertaintiesofMRdampermodelandthedifficultiesinreal-timedampingforcetrackinghavecausedgreatdifficultiestothenegativestiffnesscontrolofthestructure.Therefore,thispaperpro