Active structural control by varying boundary strain condition between two different structural components

通过改变两个不同结构部件之间的边界应变条件进行主动结构控制

基本信息

  • 批准号:
    08455250
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.2万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1996
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1996 至 1998
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

A new siructural design concept applying active control techniques is presented. Its distinctive feature is the unique control forces which are supplied by the strain between different kinds of lateral resistant structural components such as concrete walls, diagonal bracings, rigid frames and so on. Substantial strains may be -generated along their boundary during lateral loadings associated with earthquakes. Springs installed at the boundary between these two different components can generate control forces proportional to the strain and Their stiffnesses. When the stiffness is made to vary in accordance with a certain rule, the generated force may be used for active control. Sliding mode control theory is discussed in detail as it applies to problems concerning : the optimum switching surfaces, the range of stiffness required to reach the sliding mode, practical control laws approximately satisfying Liapnov stability criterion under external disturbances. These problems are clarified in a more concrete way in the following computer simulation analyses using 1-degree-of-freedom system(1997) and 2-degree-of-freedomsystem(1998). Miniature model s of These systems were built and experimental studies are also carried out to confirm the performance of This active structural design concept in practice where manufacturing tolerance errors, time delays in data processing, characteristics of dynamic responses, random mechanical or electrical disturbance must be allowed for. The test result shows that This scheme offers a possibility of using active structural control as a practical means to combat severe earthquakes.
提出了一种应用主动控制技术的新结构设计理念。其显着特点是独特的控制力,由不同类型的抗侧向结构构件(如混凝土墙、斜撑、刚性框架等)之间的应变提供。在与地震相关的横向荷载期间,可能会沿着其边界产生大量应变。安装在这两个不同部件之间的边界处的弹簧可以产生与应变及其刚度成比例的控制力。当使刚度按照一定规律变化时,所产生的力可以用于主动控制。详细讨论了滑模控制理论,因为它适用于以下问题:最佳切换表面、达到滑模所需的刚度范围、在外部干扰下近似满足 Liapnov 稳定性准则的实际控制律。这些问题在下面使用1自由度系统(1997)和2自由度系统(1998)的计算机模拟分析中得到更具体的阐明。建立了这些系统的微型模型,并进行了实验研究,以确认这种主动结构设计概念在实践中的性能,其中必须考虑到制造公差、数据处理时间延迟、动态响应特性、随机机械或电气干扰。试验结果表明,该方案为主动结构控制作为抗击强震的实用手段提供了可能性。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
K.Tagawa, M.Shintani, and S.Ikutama: "Active Structural Control by Varying Boundary Siffness between Lateral Resistant Structural Components" 1998ASME/JSME JOINT PRESSURE VESSELS & PIPING CONFERENCE. PVP-Vol.379. 171-176 (1998)
K.Takawa、M.Shintani 和 S.Ikutama:“通过改变横向阻力结构部件之间的边界刚度进行主动结构控制”1998ASME/JSME 联合压力容器
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
K.Tagawa, M.Shintani and S.Ikutama: "Active Structural Control by Varying Boundary Stiffness between Lateral Resistant Structural Components" 2^<nd> World Conference on Structural Control. WH13,. 259-230 (1998)
K.Takawa、M.Shintani 和 S.Ikutama:“通过改变横向阻力结构部件之间的边界刚度进行主动结构控制”第 2 届世界结构控制会议。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
田川健吾、小畑康隆: "耐震要素の変形モード拘束によるアクティブ制震システムの研究" 日本建築学会北陸支部研究報告集. 第40号. 137-140 (1997)
田川健吾、小畑康隆:《通过约束地震元件变形模式的主动减振系统研究》日本建筑学会北陆分院研究报告第40号137-140号(1997年)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
K.Tagawa, M.Shintani and S.Ikutama: "ACTIVE STRUCTURAL CONTROL BY VARYING BOUNDARY STIFFNESS BETWEEN LATERAL RESISTANT STRUCTURAL COMPONENTS" 1998 ASME/JSME Joint PVP Conference.PVP-Vol.379. 171-176 (1998)
K.Takawa、M.Shintani 和 S.Ikutama:“通过改变横向抵抗结构部件之间的边界刚度进行主动结构控制”1998 ASME/JSME 联合 PVP 会议。PVP-Vol.379。
  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
田川健吾: "耐震要素の変形モード拘束によるアクティブ制震システムの研究" 日本建築学会大会学術講演梗概集(九州). B-2,. 751-752 (1998)
Kengo Takawa:“通过限制地震元件变形模式的主动地震控制系统的研究”日本建筑学会会议记录(九州)751-752(1998)。
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  • 资助金额:
    $ 3.2万
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