粘彈性阻尼器對高聳煙囪塔架結構的風振控制研究.pdf

1、高聳結構是一種重要的結構形式，廣泛應用于電視塔、輸電塔、微波塔、煙囪等領域，對人民的生產和生活意義重大。風荷載是高聳結構的控制作用，高聳結構在臺風和強熱帶風暴下的破壞時有發(fā)生，往往給社會生產和生活帶來不可估量的損失。粘彈性阻尼器（Viscoelastic Dampers，簡稱VED）作為一種消能減振裝置，它主要依靠粘彈性材料的滯回變形來耗能，減振效果良好，不需要外部能源，造價低廉，安裝方便。利用粘彈性阻尼器對高聳結構進行風振控制是一種安

2、全有效而又經濟的方法，目前已得到了廣泛的應用。
　　 本文以馬達加斯加煙囪塔架結構為工程背景，圍繞高聳塔架結構的風速模擬、風壓模擬、振動控制、阻尼器位置優(yōu)化四個方面進行系統(tǒng)的研究，主要研究內容包括：
　　 （1）研究空間脈動風場模擬方法，將模擬地震波的經典方法修正傅里葉譜法引入到風場模擬中，結合諧波合成法提出新的脈動風場模擬方法，并以一個大跨橋梁結構的風速模擬為例，檢驗修正傅里葉譜法的精度和效率。模擬結果表明，修正傅里葉

3、譜法能夠有效地模擬風場特性，風速時程的自功率譜和目標自功率譜幾乎完全一樣，互功率譜的精度略差，與諧波合成法相比，模擬精度和效率有較大的提高。
　　 （2）應用數值風洞方法模擬結構表面的脈動風壓，并將修正傅里葉譜法模擬的風速時程作為邊界條件，對一個方形建筑的脈動風壓進行模擬；提出直接應用數值風洞模擬的脈動風壓作為結構的風激勵；結果表明數值風洞方法模擬脈動風壓能準確反映結構的風壓分布特性，同時能保留風壓的頻譜特性，為結構的風振分析提

4、供合理的風載激勵。
　　 （3）依據數值風洞方法模擬的風壓為風載激勵，對馬達加斯加煙囪塔架結構的風振反應進行分析，使用粘彈性阻尼器對結構的風振反應進行控制，研究有效的高聳結構風振控制方法；粘彈性阻尼器控制煙囪塔架結構的風振反應可以達到良好的效果，結構在脈動風壓作用下的位移反應得到了有效地控制，同時對速度和加速度反應也有一定的控制作用。
　　 （4）采用有限單元法將馬達加斯加煙囪結構離散為空間桿單元模型，利用數據處理軟件M

5、atlab編制基于時程分析法的有限元計算程序，對結構的風振反應進行時域分析；利用遺傳算法對粘彈性阻尼器的位置進行優(yōu)化，尋找阻尼器布置的最優(yōu)位置，并將優(yōu)化的結果與按隨機方法布置的結果進行比較；計算結果表明遺傳算法可以迅速地搜索粘彈性阻尼器的最佳布置位置，對振動控制起到有效的優(yōu)化作用。
　　 本文的創(chuàng)新點：
　　 （1）將模擬地震波的經典方法修正傅里葉譜法引入到風場模擬中，結合諧波合成法提出新的脈動風場模擬方法，在模擬脈動風