磁流变液智能材料与器件及结构振动的智能控制PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1.1 磁流变液与电流变液 1

1.2 磁流变液智能材料的主要特性 2

1.3 磁流变液阻尼器智能材料器件的工作原理 3

1.4 磁流变液智能材料器件研究的发展历史和现状 5

1.5 结构振动智能控制的工作原理和工程应用发展历史 10

主要参考文献 13

第二章 磁流变液及其成分设计、合成和性能分析 19

2.1 磁流变液的特点简介 19

2.2 磁流变液的主要特性 19

2.2.1 磁致屈服应力 20

2.2.2 零场黏度 20

2.2.3 稳定性 21

2.2.4 工作温度范围 21

2.2.5 耐久性 21

2.2.6 侵蚀性 22

2.2.7 安全性 22

2.3 磁流变液成分设计及其原则 22

2.3.1 磁性粒子 22

2.3.2 载液 24

2.3.3 添加剂 25

2.4 磁流变液的合成工艺 25

2.5 磁流变液的性能表征 26

2.5.1 磁流变液流变特性测试装置和测试方法 27

2.5.2 磁流变液磁致屈服应力的测试与分析 28

2.5.3 磁流变液零场黏度的测试与分析 31

2.5.4 磁流变液沉降稳定性测试与分析 31

2.6 磁流变液主要性能的影响因素分析 34

2.6.1 屈服应力的影响因素分析 34

2.6.2 零场黏度的影响因素分析 42

2.6.3 磁流变液沉降稳定性的影响因素分析 47

2.7 小结 51

主要参考文献 52

第三章 磁流变液阻尼器的设计制作、参数识别与磁滞补偿 58

3.1 MR阻尼器几种典型的动力模型 59

3.1.1 Bingham塑性模型 59

3.1.2 粘弹塑性模型 59

3.1.3 非线性磁滞biviscous模型 60

3.1.4 Bouc-Wen磁滞模型 60

3.1.5 修正的Bingham模型 61

3.1.6 修正的Dahl模型 62

3.2 500kN磁流变液阻尼器的仿真设计 63

3.2.1 几何设计 63

3.2.2 磁路设计 64

3.3 足尺大出力磁流变液阻尼器设计制作的关键技术 68

3.3.1 新型蓄能器技术 68

3.3.2 磁场防泄漏技术 70

3.3.3 长寿命耐久性技术 70

3.3.4 引线保护技术 72

3.4 500kN足尺MR阻尼器的性能试验 73

3.4.1 性能试验安装 73

3.4.2 性能试验系统 73

3.4.3 性能测试结果 74

3.5 MR阻尼器的参数识别 76

3.6 MR阻尼器的磁滞效应与补偿 78

3.6.1 径向基（RBF）函数神经网络预测补偿磁滞效应 78

3.6.2 MR阻尼器磁滞补偿的仿真分析 80

主要参考文献 83

第四章 大跨度漂浮型铁路桥梁主梁纵向振动的智能控制 85

4.1 漂浮型桥梁纵向振动控制的应用现状及工程背景概况 85

4.1.1 流体阻尼器对漂浮型桥梁主梁纵向振动控制应用的现状 85

4.1.2 武汉天兴洲公铁两用斜拉桥的工程概况 86

4.2 列车制动动力作用的模拟 88

4.2.1 列车制动荷载的模拟 88

4.2.2 列车制动荷载在桥梁上的传递 94

4.2.3 列车行走移动荷载的模拟 96

4.3 漂浮型铁路桥梁主梁纵向振动反应及特点 97

4.3.1 漂浮型铁路桥梁主梁纵向振动反应的运动方程 97

4.3.2 漂浮型铁路桥梁主梁纵向地震反应分析 98

4.3.3 主梁纵向列车制动响应分析 101

4.3.4 漂浮型铁路桥梁主梁纵向振动反应的特点 103

4.4 常规流体阻尼器对漂浮型铁路桥梁主梁纵向振动反应的被动控制 105

4.4.1 流体阻尼器的设置位置 105

4.4.2 流体阻尼器的被动控制方程 106

4.4.3 流体阻尼器的尺寸参数 106

4.4.4 流体阻尼器对主梁纵向地震反应的控制效果 107

4.4.5 流体阻尼器对主梁列车制动作用振动反应的控制效果 108

4.4.6 流体阻尼器对漂浮型铁路桥梁主梁纵向振动响应控制的局限性 110

4.5 漂浮型铁路桥梁主梁纵向振动的MR阻尼器和流体阻尼器的智能混合控制 110

4.5.1 漂浮型铁路桥梁主梁纵向振动的智能混合控制方案 110

4.5.2 漂浮型铁路桥梁主梁纵向振动响应智能混合控制的控制方程 111

4.5.3 磁流变液阻尼器参数调节的半主动控制策略 113

4.5.4 漂浮型铁路桥梁主梁纵向振动反应智能混合控制仿真计算的步骤 114

4.5.5 主梁纵向地震响应的智能混合控制的效果 115

4.5.6 主梁纵向列车制动响应智能混合控制的效果 115

主要参考文献 118

第五章 大坝升船机地震鞭梢效应的屋盖智能隔震控制 121

5.1 三峡大坝升船机工程概况 121

5.2 三峡大坝升船机地震响应的特点 123

5.2.1 大坝升船机结构的三维空间有限元模型 123

5.2.2 大坝升船机结构等效的二维串联质量多自由度动力模型 123

5.2.3 三峡大坝升船机的地震反应分析 125

5.3 屋盖MR智能隔震系统对三峡大坝升船机地震鞭梢效应的智能控制 126

5.3.1 屋盖MR智能隔震系统的布置方案 126

5.3.2 屋盖MR智能隔震控制系统的力学模型与控制方程 127

5.3.3 磁流变液阻尼器参数调节的半主动控制策略 129

5.3.4 确定MR阻尼器控制电流的逆模式神经网络 132

5.3.5 大坝升船机顶部厂房地震鞭梢效应智能控制的仿真结果 134

5.4 大坝升船机地震鞭梢效应屋盖智能隔震控制的振动台试验 136

5.4.1 试验模型 136

5.4.2 结构模型参数的动力测试 137

5.4.3 振动智能控制试验 138

5.4.4 试验结果 140

5.4.5 试验结果与仿真结果的比较 142

主要参考文献 145

第六章 高耸电视塔结构风振响应的智能控制 147

6.1 合肥翡翠电视塔工程概况 147

6.2 顺风向脉动风荷载的模拟方法 148

6.2.1 脉动风压的功率谱密度函数和脉动风压系数 148

6.2.2 脉动风的空间相关性 149

6.2.3 脉动风荷载的自功率与互功率谱密度函数 150

6.2.4 多维脉动风荷载的数值模拟 150

6.3 电视塔结构的动力分析模型及风振响应分析 152

6.3.1 三维空间有限元结构模型及结构的动力特性分析 153

6.3.2 二维串联质量多自由度结构动力模型及结构的风振响应分析 155

6.4 高耸电视塔风致振动响应的智能控制 158

6.4.1 磁流变液阻尼器的参数和安装位置 158

6.4.2 高耸电视塔风致振动智能控制双模型动力分析法 158

6.4.3 MR阻尼器参数调节的半主动控制策略 161

6.4.4 高耸电视塔风致振动智能控制的效果 162

6.5 小结 163

主要参考文献 163

第七章 磁流变液阻尼器对带裙房高层建筑地震反应的智能控制 165

7.1 磁流变液阻尼器耦联的带裙房高层建筑的地震反应方程 166

7.1.1 磁流变液阻尼器的力学模型 166

7.1.2 磁流变液阻尼器耦联的剪切型带裙房高层建筑的地震反应方程 167

7.2 磁流变液阻尼器参数调节的控制策略 169

7.2.1 主动控制的最优主动控制位移 169

7.2.2 MR阻尼器参数调节的半主动控制策略 170

7.3 计算实例的仿真分析 170

7.3.1 计算结构概况 170

7.3.2 半主动控制效果的比较 171

7.3.3 智能半主动控制与被动控制效果的比较 172

7.4 磁流变液阻尼器耦联的带裙房高层建筑地震反应的振动台试验 173

7.4.1 试验结构模型 173

7.4.2 磁流变液阻尼器动力特性测试 174

7.4.3 智能控制的振动台试验系统设计 176

7.4.4 结构响应的采集 178

7.4.5 智能控制的试验结果 178

主要参考文献 180

第八章 磁流变液阻尼器对斜拉桥拉索振动响应的智能控制 181

8.1 斜拉桥拉索振动反应的特点 181

8.1.1 涡激共振 181

8.1.2 风雨激振 182

8.1.3 尾流驰振 182

8.1.4 抖振 182

8.1.5 裹冰拉索驰振 182

8.1.6 高风速下的涡激振动 183

8.1.7 参数振动和线性内部共振 183

8.1.8 斜拉索振动的抑制措施 183

8.2 斜拉索-磁流变液阻尼器系统运动方程及求解 184

8.2.1 磁流变阻尼器的动态力学特性 184

8.2.2 拉索-MR阻尼器系统动力方程 184

8.2.3 MR阻尼器提供的阻尼力 186

8.2.4 动力方程的离散化 187

8.3 非线性振动控制算法 188

8.3.1 调制均匀摩擦控制算法 188

8.3.2 基于平衡逻辑算法的半主动控制策略 189

8.4 磁流变液阻尼器对外部荷载激励下斜拉索振动的智能控制 189

8.4.1 外加均布随机荷载下拉索振动的智能控制 190

8.4.2 控制增益β对控制效果的影响 191

8.4.3 控制算法的鲁棒性 192

8.5 磁流变液阻尼器对支座运动下斜拉索振动的智能控制 192

8.5.1 超谐波振动Ω≈2ω1 193

8.5.2 谐波振动Ω≈ω1 194

8.5.3 超谐波振动Ω≈2ω1/3 195