大跨度悬索桥耗能机制及振动控制研究

本项目对无穷推动力系统及控制系统中的若干基本问题进行了研究,得到了多非线性系统拴局吸引子,近似惯性流形,弱惯性流形及惯性流形存在的充分条件,非线性双曲系统的弱惯性流形存在条件:研究了控制对全局吸引子及惯性流形维数的影响,从而得到了反馈控制下系统能稳性的条件,特别应用惯性流形的理论研究了滑动模控制问题,得到了有限维滑动模存在的条件及有限维的反锁控制,使系统的所有鲜沾着波惜动模滑向平衡点,并由此启发提出了一些分布参数控制系统理论的新的概念:此外还得到了双线性及单线性系统能控性及新控域方面的深入具体的新结果:以上的结果共写成论文9篇.本项目已完成了原定的研究计划. 2100433B

随着我国地下空间结构在数量、规模和空间尺度上的急速增长，迫切需要发展新思路和新方法以提升大跨度地下空间结构抵御地震灾害的能力。本项目针对大跨度地下空间结构，着重研究采用剪切型耗能控制策略，以实现减轻大跨度地下空间结构震害的机理。本项目首先从地下结构高轴压比条件下的剪切板阻尼器低周反复加载试验出发，探索高轴压比下剪切板阻尼器的耗能机制，建立适合地下结构地震响应特点、考虑高轴压比影响的剪切板阻尼器恢复力模型；将上述模型应用于大跨度地下空间结构的非线性地震响应时程分析，通过系统的精细化数值模拟，基于能量概念，揭示强震作用下大跨度地下结构的消能减震机理，提出可用于地下结构抗震设计的震害控制理论和方法。研究成果有望促进大跨度地下结构消能减震机理的深入认识，推动先进抗震设计理念和减震控制技术在地下结构中的应用，具有重要的理论意义和实用价值。

振动控制在现代工程中应用十分广泛，很多工程因为没有考虑共振效应而失败，造成经济上的损失和人员上的伤亡。因此，其研究价值不言而喻。

工业和运输业中广泛采用机器作原动力，机械振动的危害越发严重，振动控制要求日益迫切。汽轮机、水轮机和电机等动力机械，汽车、火车、船舶和飞机等交通运输工具，以及工作母机、矿山机械和工程机械等，都沿着高速重载方向发展，其振动也日益强烈。精密机床和精密加工技术的发展中，如果离开严格隔振的平静环境，工作就不正常，无法达到预期的精度目标。材料工业和建筑工业的发展中，广泛采用高强度的建筑材料，建筑高度不断攀升使得建筑受风载激励后振幅达几米之大，难以满足舒适和安全要求，倘不能减振，此类高楼就无法继续发展下去。飞机、导弹、坦克、战车通常在最为恶劣的环境中工作。因此，军工部门对减振环节的要求也日渐增多。尤其是如今的精确打击方向的研究，更需要减振理论的支持。

无论是民用工业还是军事工业，其产品性能都与减振技术密切相关。产品性能又决定了企业的利润效益。因此，关于振动控制的研究永不过时 。

本项目的最大创新之处在于将减震耗能控制概念引入大跨度地下空间结构的防灾减灾中。首先，从构件层次，开展了剪切板阻尼器减震装置的低周反复加载实验，揭示了高轴压比条件下剪切板阻尼器的力学性能和耗能机制，提出了考虑轴压比影响的恢复力模型；其次，建立了适用于地下结构的高轴压比剪切板阻尼器的有限元建模方法，并采用上述模型进行了减震控制地下结构非线性地震响应时程分析，研究成果有助于初步验证剪切板阻尼器的减震效果并揭示其在大跨度地下结构中的消能减震机理；最后，开展了阻尼器优化布置和震害控制方法研究，以阻尼器—结构强度比作为减震设计性能参数，提出了优化设计方法和最优设计性能参数范围。本项研究是大跨度地下结构减震控制理论与关键技术的初步探索，具有重要的科学理论价值和创新性。