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基于SMA的结构随机振动控制研究

作　者: 贾俊森
导　师: 任文杰
学　校: 河北工业大学
专　业: 结构工程
关键词: SMA阻尼器 结构随机振动 等价线性化法 蒙特卡罗模拟法
分类号: TU311.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 6次
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内容摘要


超弹性形状记忆合金（shape memory alloy，简称SMA）因其独特的功能特性而成为结构振动被动控制的理想材料。目前，关于SMA阻尼器对结构振动控制研究多是在确定性荷载下进行，鲜有涉及随机振动激励环境。本文围绕SMA阻尼器控制结构随机振动展开理论研究，具有重要现实和理论意义。本文介绍了与随机振动相关的数学基础知识，分析了单自由度结构和多自由度结构随机振动反应。利用SMA的超弹性特性提出了一种新型SMA自复位阻尼器，建立了阻尼器基于Graesser本构模型的力-位移关系曲线，进而提出了简化的力学模型。利用等价线性化方法推导出了SMA阻尼器控制单自由度结构分别在白噪声和地震作用下的随机振动响应公式，并通过算例，将蒙特卡罗模拟法和等价线性化法计算结果相比较，证明等价线性化法的正确性。利用等价线性化方法推导出了SMA阻尼器控制多自由度结构在地震作用下的随机振动反应，验证了阻尼器的减震功效。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-22
  1.1 引言  8-9
  1.2 SMA 的力学特性及其在土木工程中的应用  9-16
    1.2.1 SMA 的力学特性  9-12
    1.2.2 SMA 在结构被动控制的应用  12-16
  1.3 随机振动控制简述  16-21
    1.3.1 随机振动的发展概述  17-18
    1.3.2 随机振动理论概述  18-21
  1.4 本论文主要研究内容  21-22
第二章 地震动模型及结构随机振动反应基本理论  22-50
  2.1 概率论基本知识  22-24
  2.2 随机过程简述  24-26
    2.2.1. 随机过程的定义  24
    2.2.2. 随机过程的分类  24-25
    2.2.3 随机过程的概率特性  25-26
  2.3 随机振动干扰模型  26-31
  2.4 单自由度结构随机振动分析  31-37
    2.4.1 单自由度线性结构随机振动分析  31-35
    2.4.2 单自由度非线性结构随机振动分析  35-37
  2.5 多自由度结构随机振动分析  37-48
    2.5.1 多自由度线性结构随机振动分析  37-44
    2.5.2 多自由度非线性结构随机振动分析  44-48
  2.6 小结  48-50
第三章 SMA 阻尼器及其力学模型  50-58
  3.1 SMA 阻尼器设计  50-52
    3.1.1 阻尼器构造  50-51
    3.1.2 工作机理  51-52
  3.2 基于 Graesser 本构模型的 SMA 阻尼器力学模型  52-54
    3.2.1 Graesser 本构模型  52
    3.2.2 数值模拟  52-54
    3.2.3 基于 Graesser 本构模型的 SMA 阻尼器力学模型  54
  3.3 基于 Graesser 本构模型的 SMA 阻尼器简化力学模型  54-56
    3.3.1 简化力学模型  54-55
    3.3.2 数值模拟  55-56
  3.4 小结  56-58
第四章 SMA 阻尼器控制单自由度结构随机振动反应计算  58-66
  4.1 SMA 阻尼器控制单自由度结构随机振动分析  58-61
    4.1.1 建立结构运动方程  58-59
    4.1.2 恢复力的等价线性化  59-60
    4.1.3 白噪声激励下结构随机振动反应分析  60
    4.1.4 地震激励下结构随机振动反应分析  60-61
  4.2 SMA 阻尼器控制单自由度结构随机振动计算  61-64
    4.2.1 白噪声激励下结构随机振动反应计算  61-63
    4.2.2 地震激励下结构随机振动反应计算  63-64
  4.3 小结  64-66
第五章 SMA 阻尼器控制多自由度结构随机振动反应  66-70
  5.1 SMA 阻尼器控制多自由度结构随机振动分析  66-67
  5.2 地震激励下结构随机振动反应分析  67-68
  5.3 SMA 阻尼器控制多自由度结构地震激励振动计算  68-69
  5.4 小结  69-70
第六章 结论与展望  70-72
  6.1 结论  70
  6.2 展望  70-72
参考文献  72-76
攻读学位期间所取得的相关科研成果  76-78
致谢  78

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 结构理论、计算 > 结构力学 > 结构动力学
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