大型管道结构多维隔减振装置力学性能及其减振研究

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1、学校代码：10286分类号：TU352.1+2密级：公开UDC：624学号：150979大型管道结构多维隔减振装置力学性能及其减振研究研究生姓名：苗安男导师姓名：徐赵东教授申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称土木工程论文答辩日期2018年6月6日二级学科名称防灾减灾及防护工程学位授予日期2018年月日答辩委员会主席李今保教授级高工评阅人S0051221-1S0051221-22018年6月7日No.SEU-150979东南大学硕士学位论文大型管道结构多维隔减振装置力学性能及其减振研究硕士研究生：苗安男导师：徐赵东教授中国南京东南大学土木工程学院二

2、○一八年六月MECHANICALPROPERTIESANDVIBRATIONREDUCTIONRESEARCHOFMULTI-DIMENSIONALVIBRATIONANDMITIGATIONDEVICEFORLARGE-SCALEPIPELINESTRUCTURESADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYMIAOAn-NanSupervisedbyXUZhao-DongSchoolofCivilEngineeringSouthea

3、stUniversityNanjing,P.R.ChinaJune,2018摘要大型管道结构多维隔减振装置力学性能及其减振研究专业：土木工程硕士生：苗安男导师：徐赵东学校名称：东南大学摘要管道结构容易在外界激励、流体脉动、水锤激励等作用下发生振动，影响运输效率及造成安全事故，因此需要对管道结构进行有效的振动控制。目前，工程上常通过加设阻尼装置的策略对管道结构进行减振，却没有一种同时从隔振和减振两个角度出发对管道结构进行振动控制的方法。为此，本文设计并测试了一种管道结构多维粘弹性隔减振装置，该装置能够对管道进行多方向隔振的同时减振耗能；基于试验结果，建立了考虑加载

4、频率、位移幅值影响的多维隔减振装置力学模型；并对加设有多维隔减振装置的管道结构进行数值仿真以验证装置的有效性。最后，采用遗传算法对多维隔减振装置的设计参数进行优化以实现管道结构的最优减振。针对上述问题，本文对多维隔减振装置进行了研究分析，所开展的主要工作如下：1）设计一种多维隔减振装置并进行力学性能试验研究，试验分析表明：无论在水平向还是竖向，加载频率和位移幅值均对多维隔减振装置的动态力学性能有着显著影响：多维隔减振装置等效刚度随加载频率的增大而增大，随位移幅值的增大而减小；等效阻尼随加载频率的增大而减小，随位移幅值的增大而减小。因此多维隔减振装置的力学模型应当

5、考虑到频率和位移幅值的影响。2）在等效标准固体模型的基础上，对多维隔减振装置水平向及竖向的等效刚度和等效阻尼进行研究分析，建立了多维隔减振装置的修正等效标准固体模型。为了验证模型的正确性，对多维隔减振装置水平向和竖向的等效刚度及等效阻尼进行拟合，数值分析结果表明：多维隔减振装置的修正等效标准固体模型能够较为准确描述装置水平向和竖向的力学性能，可以用于结构动力分析。3）基于MATLAB和ANSYS交互平台，采用遗传算法对多维隔减振装置的参数进行优化设计，以实现管道结构的加速度和位移的双重控制。算例计算结果表明：通过遗传算法优化得到的多维隔减振装置的参数能够对管道振

6、动进行有效的控制，并且是最优I东南大学硕士学位论文控制。本文的创新之处在于：1）设计了一种针对管道进行振动控制的多维隔减振装置，并对其进行力学性能试验，并通过数值仿真验证了装置的有效性。2）建立了多维隔减振装置的力学模型并进行参数拟合，该模型能够较为准确地描述加载频率和位移幅值的影响。关键词：多维隔减振装置；性能试验；力学模型；参数优化本论文受国家杰出青年科学基金（51625803）、教育部长江学者奖励计划（3305001801A）、国家重点研发计划（2016YFE0119700）、“万人计划”科技创新领军人才、江苏省333高层次人才支持计划的资助，在此表示诚挚

7、的感谢。IIAbstractMECHANICALPROPERTIESANDVIBRATIONREDUCTIONRESEARCHOFMULTI-DIMENSIONALVIBRATIONANDMITIGATIONDEVICEFORLARGE-SCALEPIPELINESTRUCTURESSpeciality:CivilEngineeringPostgraduate:MiaoAn-NanSupervisors:XuZhao-DongAbstractThepipelinestructureispronetovibrationviolentlyundertheeffect

8、ofexternalex