磁流变控制技术及其在建筑抗震工程中的应用

本书系统地阐述和总结了作者近年来在磁流变智能材料、磁流变阻尼器及设置磁流变阻尼器自复位混凝土结构等领域的研发、试验和数值仿真的部分研究成果。本书共8章，主要内容包括：工程结构振动控制概述，磁流变液的制备与性能表征，磁流变阻尼器的设计、试验和力学模型，设置磁流变阻尼器自复位混凝土结构的抗震性能，框架结构的数值建模理论基础，设置磁流变阻尼器结构的动力分析理论基础，设置磁流变阻尼器平面结构的动力响应分析，设置磁流变阻尼器空间结构的动力响应分析实例。本书可供从事工程力学、结构减震控制、防灾减灾工程等相关领域研究和应用的技术人员阅读，也可供高等院校相关专业的师生参考。

第1章工程结构振动控制概述1
1.1工程结构振动控制方法1
1.1.1被动控制1
1.1.2主动控制3
1.1.3半主动控制4
1.1.4混合控制5
1.2基于磁流变技术的工程结构减振控制方法6
1.2.1磁流变液简介6
1.2.2磁流变阻尼器及其力学模型简介7
1.2.3设置磁流变阻尼器结构的建模仿真9
1.2.4磁流变阻尼器在土木工程中的应用11
第2章磁流变液的制备与性能表征14
2.1磁流变液的组成与工作模式14
2.1.1磁流变液的组成14
2.1.2磁流变液的工作模式15
2.2磁流变液的制备16
2.2.1磁流变液的组分配比16
2.2.2磁流变液的制备工艺18
2.3磁流变液的性能表征19
2.3.1磁流变液的沉降性能19
2.3.2磁流变液的力学性能22
2.4磁流变液的力学模型38
2.4.1Bingham模型38
2.4.2Herschel­Bulkley模型40
2.4.3其他模型40
第3章磁流变阻尼器的设计、试验和力学模型44
3.1磁流变阻尼器简介44
3.2磁流变阻尼器的优化设计方法45
3.2.1多级剪切流动式磁流变阻尼器的设计理论45
3.2.2多级剪切流动式磁流变阻尼器的设计方法46
3.3磁流变阻尼器的试验和力学特性52
3.3.1拟静力作用下直线式磁流变阻尼器的力学特性52
3.3.2低周循环下直线式磁流变阻尼器的力学特性56
3.3.3拟静力作用下旋转式磁流变阻尼器的力学特性61
3.3.4低周循环下旋转式磁流变阻尼器的力学特性64
3.4磁流变阻尼器的力学模型65
第4章设置磁流变阻尼器自复位混凝土结构的抗震性能73
4.1设置磁流变阻尼器自复位混凝土剪力墙的抗震性能试验74
4.1.1试件概况74
4.1.2抗震性能试验76
4.1.3抗震性能试验结果分析81
4.2设置磁流变阻尼器自复位混凝土柱的抗震性能试验91
4.2.1试件概况91
4.2.2抗震性能试验93
4.2.3抗震性能试验结果分析99
第5章框架结构的数值建模理论基础111
5.1平面杆系单元111
5.1.1一维杆单元111
5.1.2二维梁单元113
5.2空间梁单元117
5.3板壳单元120
5.3.1矩形4结点8自由度平面单元120
5.3.2矩形板的弯曲123
5.3.3壳体单元127
5.4单元的坐标变换128
5.4.1一维杆单元的坐标变换128
5.4.2梁单元的坐标变换131
5.4.3壳体单元的坐标变换133
5.5整体刚度矩阵的集成134
5.6边界约束条件的处理方法135
5.6.1消去法136
5.6.2划0置1法136
5.6.3乘大数法137
第6章设置磁流变阻尼器结构的动力分析理论基础138
6.1设置阻尼器结构的动力学微分方程138
6.1.1结构动力学分析的基本方程138
6.1.2结构动力学问题的有限元方程140
6.2质量矩阵142
6.2.1杆单元的质量矩阵142
6.2.2平面梁单元的质量矩阵143
6.2.3空间梁单元的质量矩阵144
6.2.4平面4结点矩形单元的质量矩阵145
6.2.54结点矩形弯曲板单元的质量矩阵146
6.2.6壳体单元的质量矩阵146
6.3设置磁流变阻尼器结构的动力响应求解方法147
6.3.1动力特性分析147
6.3.2时程响应分析150
6.4设置磁流变阻尼器结构的半主动控制算法154
6.4.1线性二次型调节器控制算法154
6.4.2半主动控制策略157
第7章设置磁流变阻尼器平面结构的动力响应分析158
7.1设置磁流变阻尼器平面层间剪切模型的动力响应分析158
7.1.1设置磁流变阻尼器的平面框架层模型158
7.1.2层间模型MATLAB编程实例159
7.2设置磁流变阻尼器平面杆系模型的动力响应分析165
7.2.1设置磁流变阻尼器的平面杆系框架165
7.2.2设置磁流变阻尼器的平面杆系框架MATLAB编程实例166
第8章设置磁流变阻尼器空间结构的动力响应分析实例180
8.1设置磁流变阻尼器的三维钢筋混凝土框架结构180
8.2空间杆系模型编程流程和MATLAB程序代码181
8.3三维框架模型MATLAB程序验证198
8.4未控和设置磁流变阻尼器的三维框架模型地震响应分析MATLAB程序代码204
主要参考文献218