基于新型形状记忆合金防屈曲支撑的海洋平台结构振动控制研究

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1、基于新型形状记忆合金防屈曲支撑的海洋平台结构振动控制研究 国内图书分类号：堕 国际图书分类号： 硕士学位论文 基于新型形状记忆合金防屈曲支撑的海洋平 台结构振动控制研究 硕士研究生：型！进佳 导师姓名：毯纪因 申请学位级别：王堂亟 学科、专业：结构王猩 所在单位：本工猩堂随 答辩日期：生目学位授予单位：壹岛理王太堂 ： ： 硕士学位论文 基于新型形状记忆合金防屈曲支撑的海洋平 台结构振动控制研究 指导教师签字： 答辩委员会成员签字：二垄臣过垡么泵彩玩舭锄札婴圣丝 么叠尘金邈迭 青岛理工大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，

2、除了文中特另以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得青岛理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：域日期：型三：堡 青岛理工大学学位论文使用授权声明 青岛理工大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、和有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权青岛理工

3、大学研究生处办理。研究生签名：豳啦导师签名：拯日 青岛理工大学工学硕士学位论文 目 摘录要第章绪论引言选题的背景形状记忆合金防屈曲支撑模糊控制导管架式海洋平台海洋平台结构振动控制的研究一选题的意义与课题来源选题的意义课题来源主要研究内容的仿真分析和试验研究基于的海洋平台振动控制研究基于的模糊控制研究第章支撑滞回性能的试验研究引言试验研究试件设计方案试验加载及量测方案试验结果与有限元分析结果对比一有限元分析简介建立有限元模型结果对比防屈曲支撑耗能能力研究本章小结第章基于支撑的海洋平台结构抗震分析引言 青岛理工大学工学硕士学位论文 海洋平台环境概况地震分析的方法一地震波的选择海洋平台结构参数及动力

4、特性 平台结构的参数 平台结构的动力特性一 平台结构有限元模型平台耗能减振方案 平台结构的地震时程分析平台结构耗能减振方案的优化 本章小结第章基于支撑的海洋平台冰激振动控制研究引言海洋平台冰激振动分析 海洋平台设计环境条件 。冰激荷载工况冰激振动时程分析本章小结第章基于智能控制算法的海洋平台振动控制研究引言模糊控制概述控制的概述海洋平台结构模型的建立。平台阻尼隔振方案海洋平台结构的简化模型模糊控制的参数设置力学模型平台受控结构的运动方程输入、输出变量及隶属函数基本论域变量隶属函数的建立控制规则仿真计算与结果分析本章小结 曼一青岛理：大学工学硕士学位论文曼曼曼曼曼曼！曼！曼！曼皇曼曼曼曼曼曼曼！

5、曼！曼曼！曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼！曼！曼！曼曼 第章结论与展望 结念 试验研究海洋平台结构的振动控制研究 模糊控制在海洋平台结构中的应用展望及建议，参考文献攻读硕士学位期间发表的学术论文致射 青岛理工人学工学硕士学位论文 摘要 海洋平台结构复杂、造价昂贵，所处的海洋环境十分复杂和恶劣。对海洋平台结构进行有效的振动控制是保证结构安全性和耐久性的重要措施。采用耗能减震体系可以延长结构寿命，同时还会降低海洋平台的维护和检测费用，具有重要的意义。 防屈曲支撑（，简称）是一种新型耗能减振构件，具有工作性能稳定、耗能减振效果显著、施工安装方便、经济、设计灵活不影响建筑物美观等诸多优点，使其成为各种新建、改造

6、和加固结构抗震设计的较佳选择。 近年来，形状记忆合金（，简称）在多种领域中应用范围广泛。的两个基本特性是形状记忆效应和超弹性，其中超弹性是土木工程领域中最值得关注的力学性能之一。本文以作为核心耗能材料制成防屈曲支撑（下文简称），并将其应用于海洋平台中，通过有限元软件分析该支撑对海洋平台的减振控制效果。 随着振动控制技术的不断发展，“智能化”技术被引入结构振动控制中，以期解决现在复杂结构的振动控制问题。结构智能控制主要包含两方面内容，一是以智能控制算法为基础的智能控制，如模糊控制和遗传算法等；二是以智能驱动或智能阻尼装置为基础的智能控制，如压电材料和形：吠记忆合金等。 本文的主要研究内容： （）

7、对支撑施加静力往复位移荷载，分析其塑性滞回性能进而考察其耗能能力。采用有限元软件对设计的支撑进行了有限元仿真分析。将数值模拟结果与试验测试结果进行了对比分析。发现计算结果与试验得到的结果吻合，支撑克服了普通支撑受压容易屈曲的缺点，使得结构受力更合理。表明这种防屈曲支撑有良好的滞回耗能特性，可应用于结构的振动控制中。 （）将支撑应用于导管架式海洋平台，利用有限元分析软件对海洋平台进行抗震和冰激分析，对比平台增设支撑前后的振动控制效果，据此分析支撑体系的减振效果。为了充分发挥的作用，需降低原结构自身刚度，故将海洋平台原结构设置隔振层形成海洋平台隔振结构以增加隔振层变形，从而增强耗能能力。研究结果表

8、明设置支撑后的海洋平台隔振结构导管架端帽处 青岛理工大学工学硕士学位论文 的最大位移、甲板处的最大加速度均有较好的控制效果，提升了平台的稳定性、安全性和舒适感。 （）将与橡胶隔振垫结合形成智能隔振体系，通过模糊控制算法调节该支撑体系的输出控制力。并以渤海海洋平台为例进行仿真分析，验证模糊控制算法在海洋平台振动控制中的可用性。结果表明，通过模糊控制该隔振体系的减震效果明显，可大大降低海洋平台结构的振动反应。 关键词支撑；超弹性；滞回耗能特性；振动控制 青岛理工大学工学硕士学位论文 （ ， ） ， ， ， ， （ ） ， ， （ ） ， ， ， ， ：， ， ， ， ，； ， ， ， ： （） ，

9、 ， 青岛理：大学工学硕士学位论文 （） ， ， ， （），? ， ：； 青岛理一：大学工学硕士学位论文 第章绪论 引言 地震属于突发性自然灾害，很难预测且破坏严重，每年全世界范围内发生的破坏性地震成千上万。地震容易引发火灾、滑坡、泥石流、水灾等次生灾害，沿海地区还可能引发海啸；城市中人口密度大、各种建筑设施密集，地震造成楼房、烟囱、电线杆等倒塌极易引发重大的伤亡。 我国地处欧亚板块东南部，位于环太平洋地震带和欧亚地震带之间，地质构造复杂。受太平洋板块、印度洋板块以及菲律宾板块之间挤压作用的影响，我国面临的地震形势严峻。 年月日发生的汶川里氏级的大地震，最大烈度达到度，是白新中国成立以来，破坏

10、性最强、波及范围最广、救灾难度最大的一次地震。地震造成近七人遇难，数万人失踪，直接经济损失达多亿元。年月日，青海省玉树地区发生级强烈地震，由于位于欠发达的内陆地区，房屋多为抗震性能差的土木结构，地震造成大量的房屋倒塌和人员伤亡。 地震造成的巨大的人员伤亡和经济损失，引起了学术界、工程界的广泛关注，关于耗能减震的问题引起了广泛的讨论。 虽然地震难以预测，但人类同样可以通过多种防灾减灾措施来减小地震造成的损害。传统的抗震设计方法主要是依靠提高结构构件的强度、刚度或增强结构的延性来抵抗地震作用和耗散地震的能量。这种做法是以结构构件本身的变形来耗散地震的能量，已经很难保证结构在地震作用下的安全稳定性，

11、因此基于耗能阻尼器的结构振动控制方法成为许多学者的研究热点。 选题的背景 形状记忆合金 形状记忆效应最早是在年在研究合金时发现的【。上世纪六十到七十年代，科学家相继在基、基以及奥氏体不锈钢和等合金中发现了这种效应。年美国公司生产了记忆合金管接头，并率先将其用于 青岛理工大学工学硕学位论文 军用的特殊装备中，这是形状记忆合金（，简称）的第一次成功应用。前苏联从年开始对形状沿乙合金进行了系统的研究。世纪年代，各个国家相继开发出基、一基和基形状记忆合金，并开始探索其在现实工程中的运用，逐渐有成功的产品问世；年代开发出了基、不锈钢基等铁基形状记忆合金。从世纪年代至今，高温形状记忆合金、宽滞后记忆合金和

12、记忆合金薄膜等已成为研究的热点。美国、日本等国家对形状记忆合金的研究和应用开发已经比较成熟，而且已经实现了形状记忆合金的产业化。 我国从上世纪年代末才开始对形状记忆合金展开研究，虽然起步较晚，但起点较高。在材料冶金学方面，尤其是实用形状记忆合金的炼制水平已经得到国际学术界的认可，在应用开发方面也有一些独特的成果。但是，由于研究条件的限制，在形状记忆合金的基础理论和材料科学方面，我国与国际先进水平尚有一定的差距，特别是在形状记忆合金的产业化和工程应用方面与国外差距较大【。 近年来，由于材料的加工技术和工业化生产能力的提高，在土木工程领域中的研究与应用也有了较快的发展。由于这种材料具有可恢复变形大

13、、在受限回复时能产生很大的驱动力、高阻尼性能、抗疲劳性能好，并且可以实现多种变形形式，易于同混凝土、钢材等材料相结合等优点而日益受到重视，其独特的形状记忆效应和超弹特性将使其成为一种优越的智能材料，使其在土木工程防灾减灾中发挥重要的作用。 形状记忆效应是指形状记忆合金材料在发生了塑性变形后，如果加热超过材料的某一特定温度，形状记忆合金就会自动恢复到原来的形状，即残余变形全部消失。习惯称奥氏体向马氏体的转变为正相变，马氏体向奥氏体的转变为逆相变。一般情况下，记逆相变开始温度为，结束温度为，正相变开始温度，结束温度为，其关系为，见图。材料在奥氏体相的马氏体体积分数为零，在马氏体相的马氏体百分数为。

14、材料的形状记忆效应包括单程记忆效应（）和双程记忆效应（），其中单程记忆效应是指材料记住它在奥氏体相的形状，若要使材料既能记忆奥氏体相形状又能记忆马氏体相的形状称之为双程记忆效应，但必须对材料进行适当的训练。 超弹性是另一比较重要的力学性能。如果温度在与某个温度上限之间，此时处于奥氏体相的在外力加载一卸载过程中经历应力诱发马氏体相变， 青岛理工大学工学硕士学位论文 应力一应变关系呈“小旗帜”的形状，此时可恢复应变达到，破坏应变达到，称的上述效应为超弹性效应。利用的超弹性和高阻尼特性可以制作减震隔震装置，抑制结构在地震荷载作用下的响应，同时产生足够的回复力使结构恢复到变形前的状态，从而达到减震隔震

15、的目的。 凶 蔫 静 坼 气嘤箩！一 图形状记忆合金的应力、应变和温度的三维关系不意图 应用于结构的振动控制，可以大幅度减小结构在地震等荷载作用下的位移响应。目前，应用于结构的主动控制时，主要研究形状记忆合金作动器的设计以及提高作动器使用频率的方法；而应用于被动控制时则主要研究利用这种新型材料设计阻尼元件和振动隔离器。只有设计并制造出理想的作动元件和智能阻尼元件，才能更加有效地进行结构的振动控制。利用的特点来进行结构振动的控制，尤其是控制建筑结构在地震作用下的振动以及改进形状记忆合金的材料性能，开发出应变大、响应频率高、驱动力大、性能稳定的新型材料，目前在国内外都是十分活跃的研究课题】。 和等

16、【】利用的超弹性效应制成阻尼器，将其安装在一座层结构中研究了这种被动式阻尼器的减振性能。试验结果表明，该阻尼器性能良好，对外界温度适应性也好，结构位移得到了明显控制。等【】从被动控制角度提出了一种阻尼器阻尼器，设计原理主要是利用丝的超弹性。将此阻尼器安装在一非延性钢筋混凝土结构上进行的试验表明，利用阻尼器可以取得较好的控制效果。掣】利用形状记忆合金的超弹性性能提出了一种阻尼器，阻尼器设计是使形状记忆合金棒发生扭转变形，在阻尼器性能试验的基础上，对一安装有该阻尼器的五层结构模型进行了振动台试验，结果表明该阻尼器可有效地减少模型结构在不同地震作用下的反应。韩玉林等【】介绍了形状记忆合金的一种本构关

17、系，讨论了阻尼器的工作原理，设计并制作了一种用 青岛理大学工学硕士学位论文 于框架结构振动控制的阻尼器，并将该阻尼器安装在二层框架结构模型上进行了框架结构振动台试验。结果表明，该种阻尼器的耗能效果明显，并可以显著改变框架结构的固有频率。 防屈曲支撑 最早对防屈曲支撑进行研究的是日本的等研究者，他于年对一种被称为“支撑剪力墙”的结构进行了反复的荷载试验研究，系统地研究了这种结构的抗震性能【】。年等人将钢板支撑夹在一对预制钢筋混凝土板之间，进行了拉压、子系统以及两层框架系统的试验】。在研究的基础上，日本在世纪年代至今对芯材加钢管的防屈曲支撑进行了多次研究，提出多种形式的防屈曲支撑，并选取不同的尺寸

18、进行了试验，得到防屈曲支撑的刚度和强度设计准则【】。年日本隔震结构协会手编写的被动减震结构设计?施工手册第二版将防屈曲支撑归为软钢阻尼器的类型，并对其构造和装置、材料的物理属性、安装方法、阻尼力特性、耐久性等做了详细的说明。 年北岭地震后，美国也开始对防屈曲支撑体系进行相应的设计研究和大比例的模型试验，同时结合理论计算分析了该支撑体系较其他支撑体系的优点。年在川，。川大学伯克利分校进行了个大比例约束屈曲支撑的试验，为美国第一座使用防屈曲支撑建筑的结构设计和施工提供技术支持【】。对防屈曲支撑的整体稳定、内核支撑在高阶模态下的屈曲行为以及塑性扭转屈曲问题进行了理论分析和实验研究。近年来美国在防屈曲

19、支撑的研究方面发展迅速，年版的美国钢结构建筑抗震设计规范新增防屈曲钢支撑设计一章，对防屈曲支撑的设计、计算、试验方法、连接的做法以及防屈曲支撑对结构的影响参数做了详细的规定【。 防屈曲支撑的基本原理 防屈曲支撑的原理是：支撑结构在地震作用下所承受的轴向力作用全部由支撑中心的芯材承受，芯材在拉力和压力作用下屈服耗能，而外围钢管和套管内的混凝土或砂浆提供给芯材弯曲限制，避免芯材受压时屈曲】。 防屈曲支撑在受拉与受压时都能达到屈服而不发生屈曲，较传统的支撑有更稳定的力学性能，经过合理设计的防屈曲支撑具有高刚度和良好的滞回耗能能力，因此，防屈曲耗能支撑具有普通支撑和滞回型耗能元件的优点，具有良好的应用

20、 青岛理工大学工学硕士学位论文 价值。防屈曲支撑与普通支撑的性能对比如图所示。 牲 ，？翎 ？ 心变撑。、 夕畿霖鍪嗨。压力 图防屈曲支撑与传统支撑的滞回曲线对比 防屈曲支撑的构成 防屈曲支撑主要由两部分构成：内核芯杆单元和外围约束套管单元如图所示。核心单元承担主要的轴向力，所以又被称为主受力单元，有十字形、一字形、形等截面形式如图所示。约束单元提供约束机构、贡献抗弯刚度，防止核心单元受压屈曲，又称为侧向支撑单元，常见的约束形式为钢管混凝土和纯钢管。 由于防屈曲约束是靠核心单元和外围约束单元接触的相互作用实现的，核心单元与约束单元之间不可避免地存在局部区域上的接触和滑动，为了减少或消除芯材受约

21、束段与外包钢管之间的剪力，在核心单元和约束单元之间填充无粘结材料，提供滑动截面形成滑动机制】，常用的填充材料有橡胶、聚乙烯等。无粘结材料的作用是实现约束单元提供且仅提供核心单元必要的防屈曲约束，而不限制核心单元横向的涨缩和纵向的伸缩。 支撑核心钢支撑外包钢管 图防屈曲支撑的主要构成 青岛理工大学工学硕士学位论文 日田田 图防屈曲支撑截面形式 防屈曲支撑的纵向构成主要分为三部分【】，如图所示。 无约柬非 矗 图防屈曲支撑的纵向构成 （）约束屈服段：约束屈服段是防屈曲支撑的主要耗能部件，该部分多采用延性较好且屈服强度值稳定的材料，本文利用阻尼特性优秀的形状记忆合金材料。 （）约束非屈服段：该部分也

22、包在套管和砂浆内，是约束屈服段的延长部分。为确保其在弹性阶段工作，需要增加构件截面的面积。可以通过增加约束屈服段的截面宽度实现，要注意截面的转换需要平缓过渡以避免应力集中，也可通过焊接加劲肋来实现。 （）无约束非屈服段：该部分通常是约束非屈服段的延伸，构件往往通过该部分与框架连接，连接方式有焊接和螺栓连接两种。 防屈曲支撑的应用现状 由于防屈曲支撑具有良好的抗震性能以及方便安装等优点，防屈曲支撑不仅可以用于新建的建筑当中，还可以应用于现有建筑的加固改造中；不仅可以用于房屋建筑中，还可以用于体育馆、电视塔、桥梁等建筑，有广泛的应用前景。国外应用现状 年神户地震之后，日本新建和改进的建筑开始大量的

23、使用防屈曲支撑。日本东京六本木新城大厦将半主动控制技术与防屈曲支撑配套使用，日本大阪港大桥是使用防屈曲支撑进行加固的成功案例之一，如图。日本是世界上使用防屈曲支撑最多的国家，也是发展防屈曲支撑种类最多的国家，到目前为止，已有多栋建筑物中使用了防屈曲支撑【】。年北岭地震之后美国开始重视对防 青岛理工大学工学硕士学位论文 屈曲支撑的研究，到目前为止，美国有超过栋的建筑使用了防屈曲支撑，最早使用的是加利福尼亚大学植物与环境科学置换研究所实验室，通过软件分析表明防屈曲耗能支撑能很好的控制结构的扭转响应；美国华莱士班尼特联邦大楼、位于旧金山海湾地区活跃地震带上的两办公楼都是用了防屈曲支撑进行加固。 图大

24、阪港大桥防屈曲耗能支撑加固图 国内应用现状 防屈曲支撑在我国的起步比较晚，但也取得了较快的发展。年台湾地区的陈正诚教授研制出了利用低屈服点钢（屈服强度为）做核心构件的防屈曲耗能支撑，并对其进行了性能试验和装有该支撑的三层钢框架模拟地震振动台试验【】。蔡克铨等人研制了双钢板核心防屈曲支撑，并对装有防屈曲支撑的足尺三层三跨框架进行了拟动力试验，结果显示防屈曲支撑能很好的控制结构的位移反应【。 台湾地区的防屈曲支撑的使用也在逐年增加，到目前为止已有上百栋建筑使用了防屈曲支撑，例如：台北阳明山文化大学体育馆根据需求在斜撑部分装设了支双截面型防屈曲支撑，提高了结构的抗震性能，如图；位于台中的西华银行在施

25、工过程中遭遇了集集大地震，由于设计规范的调整，为了满足规范的要求，使用了防屈曲支撑进行加固。 蒸囊蜜装瑟鹣狗豢乏囊畿 图台北阳明山文化大学体育馆安装布置情况 青岛理工大学工学硕士学位论文 大陆地区的防屈曲支撑研究在国外研究的基础上结合有限元分析得到了较快的发展，研究成果也日益增多。清华大学的郭彦林教授对防屈曲支撑进行了有限元分析和整体稳定性能研究，并分析了约束比、内核板件宽度比、初始缺陷、间隙等参数对支撑性能的影响，同时也简单得给出了初步简化设计方法【。同济大学的邓长根教授对防屈曲支撑的稳定问题做了一定的研究，并提出了一种新型防屈曲支撑，并对这种新型屈曲约束支撑的稳定问题作了相应的研究【。此外

26、，广州大学的周云教授还提出了新型组合钢防屈曲耗能支撑及组合钢管混凝土防屈曲耗能支撑的概念。在试验方面，哈工大李妍掣对一字形防屈曲钢支撑进行了试验研究，结果表明它的变形能力为，滞回曲线饱满，有良好的耗能减震作用。哈工大贾明明等人对带无粘结材料的钢管混凝土一字形防屈曲支撑进行了试验研究。 大陆地区也开始注重这种新型耗能支撑的使用：如北京银泰中心主塔楼，建筑用防屈曲支撑代替设备层的各伸臂桁架斜杆，如图；上海世博中心在结构关键部位采用根型屈曲约束支撑构件产品，如图，芯板钢材为的低屈服点钢材。在结构承载力相同的情况下，普通支撑结构的刚度明显大于屈曲约束支撑，结构刚度的增大使得地震作用下结构吸收的地震力也

27、显著增大，普通支撑结构的地震力比屈曲约束支撑结构增大。采用屈曲约束支撑后，结构用钢量减少了吨，节省造价万元。此外，山西图书馆、上海虹桥枢纽磁悬浮车站、上海三林体育中心训练馆、上海申虹办公室、东方体育中心的建设等均使用了型防屈曲支撑。 图银泰中心防屈曲支撑的布置图上海世博中心防屈曲支撑的安装 青岛理一大学工学硕士学位论文 模糊控制 近些年来，随着结构振动控制技术的发展及计算机应用技术的深入研究，许多新的控制算法应运而生，模糊控制算法就是其中之一。 传统的控制算法通常要求建立精确的结构振动模型。土木工程结构包括受力的结构构件和不受力的非结构构件，结构设计计算时通常不考虑非结构构件的效应。而结构振动

28、控制主要针对建成以后的实际结构，非结构构件及质量变化对计算模型影响很大。因此，研究不依赖于精确计算模型、调节简单的智能控制（）是结构振动控制发展的一个热点问题。近年来研究发展起来的智能控制算法主要有模糊逻辑控制、人工神经网络控制和演化优化控制（如遗传算法、模拟退火算法）等【。 模糊控制算法是一种较适用的智能控制算法，它不依赖于系统结构的模型，可以根据专家的经验知识灵活方便的选择控制器的参数，并且具有很强的鲁棒性、设计简便等特点，较适用于非线性系统控制，鉴于现实中大部分结构系统是非线性的、复杂的，使用模糊控制能取得较理想的控制效果。美国加州大学教授首先在年，建立了模糊数学的基本理论，由此开创了模

29、糊数学及其应用的新纪元”。模糊集合理论便于表达结构性知识也便于应用现代计算机、微电子技术的特点，为利用人的高级智能控制提供了一个重要的工具，从而导致模糊控制的出现和飞速发展。 由于模糊控制不需要复杂的结构计算，大大减小了控制反馈的时滞，因而已被广泛应用于工程结构系统控制的研究中。等【对一个自由度的结构实施了模糊控制；等【使用白适用网格模糊控制对一个两自由度系统地震响应进行了控制，验证了模糊控制算法的有效性。 年代英国伦敦大学教授首先将模糊理论应用于锅炉和蒸汽机的过程控制，随后模糊控制在工业生产过程、交通运输、家用电器、航空航天和机器人等领域得到了广泛应用，自此模糊控制方法从理论进入了实际应用阶

30、段。到世纪年代，土木工程结构振动的模糊控制受到越来越多的关注。年，和等人研究了结构振动的模糊控制方法及其隶属函数优化等问题，结果表明，隶属函数的形状和参数对控制效果有较大的影响。年，应用模糊控制对一个三层框架的模型的控制进行了研究【。年，欧 青岛理工大学工学硕士学位论文 进萍和张吉礼针对结构振动控制的实时性要求，提出了作用模糊子集推理方法和模糊控制方法。继而王刚、欧进萍针对结构振动控制中缺乏手工操作的控制经验可供借鉴等问题，提出了结构振动模糊建模和模糊控制规则提取方法。年，欧进萍和王刚针对：的导管架式海洋平台结构模型，采用磁流变阻尼控制装置，实现了结构振动模糊控制的地震模拟振动台试验等。 模糊

31、逻辑具有强大的结构性知识表达能力，可以用模糊性语言定性地描述系统的动态特性；同时通过对语言规则数字化描述，用简单运算方法实现模糊推理过程。模糊逻辑控制已发展成为具有一定系统化理论及大量应用背景的新兴学科，并成功地应用于工业过程、家用电器、机器人操作、机车控制、航空航天等诸多领域】。 导管架式海洋平台 图一导管架式海洋平台 目前世界海洋石油的勘探开发主要集中在靠近陆地的称之为大陆边缘的部分。大陆边缘又分为大陆架、大陆坡和大陆隆三部分。中国大陆架是世界最宽的大陆架之一，总面积万平方千米。据有关专家估计仅大陆架石油地质储量约亿吨，天然气亿立方米。如果再考虑整个大陆边缘，其发展前景更不可限量。根据年的

32、数据，我国海上采集地震测线万公里，打探井口，发现油气构造个，获得石油地质储量亿吨、天然气地质储量亿立方米，年产量达到了万吨。目前年产油量万吨，年产气量约亿立方米。 目前世界范围内的海洋平台主要分为移动式和固定式，其中固定式平台中的导管架式海洋平台是应用最广泛，主要适用于浅海及滩海油气田的开发。与一般建筑物相比，导管架式海洋平台有以下特点： 青岛理工大学工学硕士学位论文 （）平台上大部分质量集中在结构顶部。 （）导管架式海洋平台有很高的冗余度。 （）海洋平台造价昂贵，属于重大工程结构，一旦破坏，经济损失、社会影响及环境污染都十分严重。 海洋平台是一种海洋工程的结构物，它为海洋资源的开发与利用提供

33、了海上作业与生活的场所。随着海洋开发事业的迅速发展，海洋平台也得到广泛的应用，例如海底石油与天然气的勘探与开发、海底管线的铺设、海洋波浪能的利用、建造海上机场和海上工厂等等。全球的经济发展越来越需要海洋资源的开发和利用，而海洋平台作为开发资源的基础设施，处于恶劣复杂的坏境中，会受到各种荷载的作用。引起海洋平台振动和破坏的荷载主要有地震、冰载、波浪、风力及平台上的机器和设备【。其中地震作用的破坏能力巨大，并具有不可预测性。海洋平台的振动会让工人产生恐慌心理，甚至会导致结构的疲劳破坏，造成平台倒塌等重大灾难，最终会产生重大的经济损失，甚至造成严重的人员伤亡。 年，美国首先在加利福尼亚建造了一座海洋

34、平台，属于固定式海洋平台，实际是一座木结构的栈桥。二战以后，许多用于战争中的先进科学技术成果被应用到海洋的开发中，比如美国于年在墨西哥湾米水深处安装了世界上第一座设备齐全的钢质导管架海洋平台，揭开了海洋平台发展的新篇章。随后导管架式海洋平台逐步扩展至深水域或者更恶劣的海洋坏境中。迄今为止，世界上已经建立起各种不同功能的海洋平台近万座【。 我国是一个地震多发的国家，多数近海地区都处在地震活动强烈的大陆板块边缘，比如渤海、黄海和东南沿海地区都属于地震带，尤其是台湾东西两侧海域的地震更加强烈。历史上渤海曾经发生过多次强烈地震，也发生过多次海洋平台破坏的事件，如年的唐山大地震就对海洋平台造成了一定程度

35、的破坏。因此海洋平台的抗震性能研究受到了越来越多研究人员的关注，并且取得了一定的研究成果。 国内、外海洋平台结构振动控制的研究 海洋平台的结构型式主要有固定式、半潜式和张力腿式，而我国的海洋平台主要采用固定式导管架结构。同一般的陆地建筑物相比，导管架式海洋平台有很多较突出的特点，比如平台上大部分质量都集中在结构的顶部，同时具有很高的 青岛理大学工学硕士学位论文 冗余度；海洋平台所处坏境恶劣，必须考虑到结构与海水的相互耦合作用；海洋平台造价昂贵，一旦破坏，经济损失、社会影响和坏境污染都十分严重。 在海洋平台结构上应用振动控制技术，无论对于新平台还是现役平台，都具有重要的理论和实际意义刚。结构振动

36、控制为海洋平台的设计、维修提供了一种有效的、可行的途径。在海洋平台上应用振动控制技术，能够降低结构设计的难度和造价，同时能有效地控制结构在冰激荷载和地震作用下的动力反应，提高结构的舒适度和安全度。此外，控制设备具有体积小、安装布置灵活的优点，可以灵活地适应海洋平台结构的特殊要求。 欧进萍等人采用自行设计制作的主动质量驱动控制系统（），进行了海洋平台结构模型振动控制的地震模拟振动台试验，证实了控制系统对结构有良好的振动控制效果，可以明显降低地震反应（包括峰值反应和均方反应），从而保证平台结构在极端环境作用下的安全性。嵇春艳【】采用主动质量驱动器对导管架式海洋平台振动控制效果进行了研究，并对其有效性进行了数值仿真分析，研究表明：采用主动质量驱动器可以对海洋平台的过度振动实行有效的控制，而且在相同的设计参数下，前馈一反馈控制方法的效果要优于反馈控制设计方法，在实际的工程应用中，控制力存在的时滞现象等问题在主动质量驱动器的设计中应加以考虑。嵇春艳等人根据动力相似准则设计了海洋平台模型，以磁流变阻尼器为控制装置设计半主动控制系统，进行多工况减振效果的数值模拟，结果表明这种系统的减振效果明显。 等人【对粘弹性阻尼器的位置进行了优化研究，结果表明，优化的位置可以有效地减轻结构的振动，而不合理的位置则使减振效果变差甚至放大反应。，