基于电动式作动器的粘弹性阻尼器减震结构混合试验

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1、学校代码：10286分类号：TU317+.9密级：公开UDC：624学号：150976基于电动式作动器的粘弹性阻尼器减震结构混合试验研究生姓名：王军健导师姓名：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工程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S0051100-1S0051100-22018年06月07日No.SEU-150976东南大学工学硕士学位论文基于电动式作动器的粘弹性减震结构混

2、合试验硕士研究生：王军健导师：徐赵东中国南京东南大学土木工程学院二○一八年六月STUDYONHYBRIDTESTBASEDONELECTRO-DYNAMICACTUATOROFVISCOELASTICDAMPINGSTRUCTUREADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringByWangJun-JianSupervisedbyXuZhao-DongSchoolofCivilE

3、ngineeringSoutheastUniversityNanjing,P.R.ChinaJune2018摘要基于电动式作动器的粘弹性减震结构混合试验专业：土木工程硕士生：王军健导师：徐赵东学校名称：东南大学摘要混合试验将结构中难以数值模拟的构件作为试验子结构，结构其它部分作为数值子结构，将两者结合实现全结构在地震作用下的动力反应分析，是结构抗震试验中较为经济有效的试验方法，为国内外学者的研究热点。由于现有的粘弹性阻尼器性能试验分析具有局限性，而振动台试验费用和液压伺服作动器混合试验费用高昂，制

4、作复杂且周期长，本文研究设计的小型电动式作动器混合试验系统具有较高性价比，可以分析加设粘弹性阻尼器结构在地震作用下的动力反应与性能，同时电动式作动器是结构实验室中容易获取价格低廉的试验设备，大大降低了混合试验的研究门槛，推广并拓宽混合试验的研究领域。本文的主要任务是基于电动式作动器，建立一套完整的电动式作动器混合试验系统，并在该系统上完成粘弹性减震结构的混合试验。本文的研究工作包括：(1)建立了一套电动式作动器混合试验系统，对该混合试验系统的软硬件系统做了详细深入的分析、介绍和研究。其中硬件系统由

5、电动式作动系统模块（激振器、功率放大器、反力装置），传感器模块（位移传感器、力传感器）和控制系统模块（串口通讯、作动器驱动、数据采集）组成，软件系统主要包括上位机MATLAB软件程序和下位机STM32软件程序。(2)基于电动式作动系统的特点，采用等效力反馈控制方法，下位机通过使用位置式PID控制器实现内环力控制和外环等效力控制。下位机通过外围电路的设计实现了电动式作动器的精确控制和传感器数据的稳定采集，并通过试验验证了该外围电路能满足混合试验的要求。(3)上位机采用MATLAB软件编制了混合试验程

6、序，其中包括数值子结构模型建立、数值积分算法和上下位机通讯程序。提出了求解多自由结构混合试验的等效力平衡方程方法，实现了多自由度的混合试验上位机程序编制。上下位机数据通信采用串口通信方I摘要式，通过MATLAB中的instrument工具箱编制上下位机通讯程序。(4)进行了电动式混合试验系统的性能试验，验证电动式混合试验系统硬件能够满足混合试验的要求；基于该系统采用等效力反馈控制方法进行了加粘弹性阻尼器的单自由度结构数值模拟仿真和混合试验，验证了基于电动式作动器的粘弹性阻尼器混合试验可行性；进行了

7、加粘弹性阻尼器的多自由度结构混合试验，说明粘弹性阻尼器具有较好的减震效果。本文创新之处在于以电动式作动器为基础建立了混合试验系统，并在此基础上完成了粘弹性减震结构的混合试验。关键词：电动式作动器；混合试验；粘弹性阻尼器本论文受国家重点研发计划（2016YFE0119700和2016YFE0200500）、国家杰出青年科学基金（51625803）、江苏省重点研发计划（BE2015158）和教育部长江学者奖励计划（3305001801A）的资助，在此表示诚挚的感谢。IIABSTRACTSTUDYONH

8、YBRIDTESTBASEDONELECTRO-DYNAMICACTUATOROFVISCOELASTICDAMPINGSTRUCTURESpecialty:CivilEngineeringPostgraduate:WangJun-jianSupervisors:XuZhao-DongABSTRACTHybridtestwillusethecomponentsthataredifficulttosimulatenumericallyinthestructureasthetestsu