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新型化学智能材料对土木工程结构振动
控制的影响和贡献
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摘 要:随着材料技术的发展,土木工程结构振动控制用传感和驱动装置也随之智能起来,其中包括:电磁流变材料、磁致伸缩材料、记忆合金材料、压电材料等,智能材料的广泛使用,帮助工程结构抵抗振动的影响。本文从振动控制的形式开始,进而介绍了主流智能材料在工程结构振动控制中的应用。
关键词:振动控制 智能材料
1 土木工程中的振动控制
1.1 对结构振动的主动控制
这种控制方式主要从分析外部的能量在振动中的作用入手,找到控制的要点,然后对土木结构施加一个主动的控制力,从而实现减轻振动的目的。主动控制面对的核心问题是,对控制力的计算和控制装置的设计,广泛的采用的计算方法是通过二次型线性优化和模态优化、极值的配合或者优化、预测模式优化等等,这些控制方式都是基于对结构受力的分析和数学模拟的实现,然后对其数据所形成的线性规律进行调整,并实现优化,以此完成对振动的控制。在主动控制中,通常采用的控制方式有:质量阻尼控制形式、主动拉索控制形式、主动支撑结构形式、空气动力学设施形式、气动脉冲发生器控制等。
1.2 不完全主动控制
这样的控制形式,主要是适应性的在土木工程结构上产生抗力,来减轻振动对其的影响。和主动控制不同的是,该控制方式对结构施加的外部能量较小,在设计和维护中成本较低,而且结构简单,容易实现。在实际的应中,不完全主动控制的效果和主动控制也不相上下,所以不完全主动控制成为了研究的热点。普遍应用的不完全主动控制的形式有:质量阻尼主动参数协调系统、刚度可变结构、阻尼可变结构、刚度和阻尼综合控制系统。
1.3 智能化振动控制
智能化结构振动控制系统是土木工程振动控制的前沿技术,智能控制的主要思路就是利用智能化的优化计算配合,材料的使用,实现对结构振动的智能化、应激化控制,以此让土木工程的震动控制更加的合理和有效。智能化控制的主要研究方向是智能模拟算法的线性调整和参数优化和通过智能材料制成可调节的阻尼装置和智能驱动器。
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