SDOF-磁流变式调谐液柱阻尼器系统半主动控制试验研究

SDOF-磁流变式调谐液柱阻尼器系统半主动控制试验研究摘要：本文基于磁流变技术和液柱阻尼器原理，设计并实现了一种半主动控制系统，用于减震和控制结构的振动。该系统的核心装置是SDOF（单自由度）结构的磁流变式调谐液柱阻尼器，通过在开环和闭环下进行试验研究，探索了不同工况下系统的动态特性和阻尼器对结构响应的影响。实验结果表明，该系统可以有效地减少结构的振动幅值和响应时间，并能够在不同工况下实现自适应调节，具有一定的实用价值和推广应用前景。关键词：磁流变技术；液柱阻尼器；半主动控制；SDOF结构；调谐Introduction结构地震防控是地震工程领域的一个重要研究方向。目前在结构减震和控制方面，广泛采用了各种被动和半主动控制方法。其中，液压缓冲器和液柱阻尼器是常见的被动控制器。然而，由于受到结构质量分布、人工调节等诸多限制，这些被动控制器具有刚性固定阻尼和刚性固定损耗等缺点，无法适应多种动态工况下的变化。相比之下，半主动控制系统，即可以在振动系统的不同状态下自适应调节，是一种更为灵活和全面的控制方法。磁流变技术是半主动控制的核心技术之一，具有电控制、开关速度快、连续调节、柔性系统反应和稳定性优良等特点。液柱阻尼器依靠流体-固体耦合作用，在不影响系统固有频率的情况下，通过改变阻尼器内部液体流动的通道长短，来实现阻尼器的调谐和调整。SDOF结构，即单自由度结构，其简单可靠，便于研究和监测，是理解结构动力响应的基础。本文主要针对SDOF结构，基于磁流变技术和液柱阻尼器原理，实现一种半主动控制系统，通过开环和闭环下的试验研究，探索阻尼器参数和控制策略对系统响应的影响，实现对结构振动的减震和控制。Systemdesign半主动控制系统主要由磁流变液柱阻尼器、控制单元和数据采集单元组成。结构模型通过加上一个SDOF阻尼器系统，并接入控制单元，形成闭环控制模型。系统属于混合的开环和闭环控制模式，即使用前馈控制的方式完成对液柱阻尼器的控制。磁流变液柱阻尼器主要由磁流变油腔、流体腔和调节机构组成。其工作原理是利用磁流变油腔内油液的磁流变特性，来调整流体阻尼和吸振效果。通过改变调节机构的注油和抽油，可改变液柱阻尼器内部油液的流动阻力和通道长度，来实现液柱阻尼器的调谐和优化。Experimentanddataanalysis本文选取了一种在泊松比和阻尼比都较大时，结构易出现共振的情况下进行试验研究。首先，通过建立开环的模拟和实际试验，测试液柱阻尼器在不同工况下的阻尼曲线和转移函数，并进行参数标定。接着，通过开环的方法观察液柱阻尼器对SDOF结构的控制效果，探索阻尼器参数和控制策略对系统响应的影响。最后，通过闭环模拟和实际试验，研究SDOF结构在半主动控制模式下的动态特性和阻尼器调节效果。根据实验结果分析，本文得出以下结论：1.磁流变技术和液柱阻尼器原理在SDOF结构上应用，可以有效地减少结构的振动幅值和响应时间，且阻尼器对结构响应具有较好的稳定性和可控性，表现出优异的减震和控制性能。2.阻尼器参数和控制策略会对系统响应产生显著影响，适当调整参数和策略，能够实现结构振动的自适应调节和优化效果。3.半主动控制相比于被动控制具有更高的灵活性和实用性，能够在不同工况下自适应调节液柱阻尼器，并且在一定程度上可获取合理的调谐效果。Conclusion本文基于磁流变技术和液柱阻尼器原理，设计并实现了一种半主动控制系统，用于减震和控制SDOF结构的振动。通过开环和闭环下的试验研究，测试了液柱阻尼器在不同工况下的阻尼特性和调谐效果，并探索了阻尼器参数和控制策略对