2022年度湖南省科学技术奖励拟提名项目公示内容

2022年度湖南省科学技术奖励拟提名项目公示内容（自然科学奖）项目名称工程结构多模态减隔振优化控制理论与方法提名单位及提名等级湖南科技大学，湖南省自然科学奖二等奖提名意见高层建筑结构和悬索、张拉结构等复杂空间结构具有频率低、阻尼小等特点，建造和服役过程中受风致、人致、地震等荷载作用产生振动，多模态和非线性效应明显，极易引发工程灾害。随着工程结构高度和跨度的增大，当前采用的传统减隔振方法难以解决多模态和非线性振动，智能、高效的减隔振理论与方法亟需提出。本项目历时16年，依托973计划、国家自然科学基金等课题，在建筑结构减隔振、压电弹性梁和斜拉索-弹性梁耦合系统时滞多模态减振、斜拉索多模态减振优化控制理论与方法等方面取得了系列创新成果。（1）发展了建筑结构高效减隔振新方法，实现了减隔振与能量收集双重功能。（2）创建了压电弹性梁和拉索-弹性梁耦合系统多模态非线性时滞减振理论。（3）提出了斜拉索多模态减振粘滞阻尼器优化设计新方法。5篇代表作SCI他引次数为197次，单篇最高SCI他引65次，研究成果受到了国内外同行的广泛关注与高度评价。项目研究特色鲜明，所获创新性成果突出，具有重要的科学意义、学术价值和工程应用前景。经过学校审核，申报材料真实有效，对照湖南省自然科学奖授奖条件，提名该项目为湖南省自然科学奖二等奖。项目简介高层建筑结构和悬索、张拉结构等复杂空间结构具有频率低、阻尼小等特点，建造和服役过程中受风致、人致、地震等荷载作用产生振动，多模态和非线性效应明显，极易引发工程灾害。随着工程结构高度和跨度的增大，当前采用的传统减隔振方法难以解决多模态和非线性振动，智能、高效的减隔振理论与方法亟需提出。本项目历时16年，依托973计划、国家自然科学基金等课题，在建筑结构减隔振、压电弹性梁和斜拉索-弹性梁耦合系统时滞多模态减振、斜拉索多模态减振优化控制理论与方法等方面取得了系列创新成果。（1）发展了建筑结构电磁惯性质量阻尼器高效减隔振新方法，揭示了电磁惯性质量阻尼器的电磁耗能减振和惯性质量负刚度复合减隔振机理，首次获得了电磁惯性质量阻尼器减隔振优化参数的解析式；率先提出了融合调谐质量阻尼器、谐振电路RLC和惯性质量的多重功能减振阻尼器，通过H2优化准则获得了位移均方值最优状态下关键参数的解析式，实现了减隔振与能量收集双重功能。（2）建立了压电弹性梁非线性多模态振动控制理论模型，得到了压电弹性梁非线性响应的解析解，发现了时滞减振对压电弹性梁非线性响应的影响规律，提出了压电弹性梁时滞反馈减振优化设计方法；建立了拉索-弹性梁耦合系统非线性时滞减振理论，得到了系统响应与时滞控制参数的精确表达式，揭示了时滞减振下拉索-弹性梁耦合系统的局部/全局振动机理，实现了采用时滞减振技术提升拉索-弹性梁耦合系统减振性能的目标。（3）建立了考虑了斜拉索垂度、倾斜和弯曲刚度的斜拉索-阻尼器系统模型，提出了基于LQR最优控制理论的斜拉索多模态减振粘滞阻尼器优化设计新方法，获得了斜拉索多模态振动控制的最优阻尼系数。项目5篇代表作发表于Struct.ControlHlth.、EngStruct、MechSystSignalPr、等工程学或振动控制领域国际TOP期刊上，SCI他引总次数为197次，其中单篇最高SCI他引65次；得到了Struct.ControlHlth.、EngStruct、MechSystSignalPr、JEngMech-ASCE、Arch.Comput.Method.E.等相关领域顶级期刊引用，包括中国工程院外籍院士SpencerJrB.F.教授、澳大利亚工程院院士郝洪HaoH.教授、中国工程院院士陈政清教授等在内的权威学者的正面评价和引用，被评价为：“新颖的”、“减振性能显著提升”、“最优控制器”、“最优设计方法”。第一完成人获湖南省芙蓉学者、湖南省杰出青年基金等，受邀在第十一届全国结构减震控制学术会议、第五届桥梁结构防震减灾与工程创新国际会议等学术会议上作大会报告。代表作目录[1]SunHX,ZuoL,WangXY,PengJ,WangWX.ExactH2optimalsolutionstoinerter‐basedisolationsystemsforbuildingstructures[J].StructuralControlandHealthMonitoring,2019,26(6):e2357.[2]LuoYF,SunHX,WangXY,ZuoL,ChenN.Windinducedvibrationcontrolandenergyharvestingofelectromagneticresonantshunttunedmass-damper-inerterforbuildingstructures[J].ShockandVibration,2017,4180134.[3]PengJ,ZhangG,XiangMJ,SunHX,WangXY,XieXZ.Vibrationcontrolforthenonlinearresonantresponseofapiezoelectricelasticbeamviatime-delayedfeedback[J].SmartMaterialsandStructures,2019,28:095010.[4]PengJ,XiangMJ,WangLH,XieXZ,SunHX,YuJD.Nonlinearprimaryresonanceinvibrationcontrolofcable-stayedbeamwithtimedelayfeedback[J].MechanicalSystemsandSignalProcessing,2020,137:106488.[5]WangXY,NiYQ,KoJM,ChenZQ.Optimaldesignofviscousdampersformulti-modevibrationcontrolofbridgecables[J].EngineeringStructures,2005,27:792-800.主要完成人公示姓名排名行政职务技术职称工作单位主要完成单位对本项目技术创造性贡献孙洪鑫1院长教授湖南科技大学湖南科技大学项目负责人，提出项目的总体研究思路，为项目创新点1、2、3的完成做出了贡献。发展了建筑结构电磁惯性质量阻尼器高效减隔振新方法，实现了减隔振与能量收集双重功能。彭剑2无副教授湖南科技大学湖南科技大学为项目创新点1、2完成做出了贡献，提出了压电弹性梁时滞反馈减振优化设计方法，实现了采用时滞减振技术提升拉索-弹性梁耦合系统减振性能的目标。罗一帆3无讲师湖南科技大学湖南科技大学为项目创新点1的完成做出了突出贡献，提出了融合调谐质量阻尼器、谐振电路RLC和惯性质量的多重功能减振理论，获得了减振优化参数的解析式。王修勇4无教授湖南科技大学湖南科技大学为项目创新点3的完成做出了突出贡献，提出了基于LQR最优控制理论的斜拉索多模态减振粘滞阻尼器优化设计新方法，获得了斜拉索多模态振动控制的最优阻尼系数。主要完成单位湖南科技大学完成人合作关系说明该项目由四位完成人共同完成，四位完成人均为湖南科技大学教师，一直从事工程结构减隔振优化理论与方法研究。依托结构抗风与振动控制湖南省重点实验室等省部级平台取得了系列创新性成果，完成人共同署名发表多篇学术论文。项目第一完成人和第二完成人以共同署名的方式于2019年、2020年合