Semi-Active Control of Nonlinear Structures

Aghakoochaki Husseini, Seyyed Ehsan and Mohebbi, Mohtasham (2010) Semi-Active Control of Nonlinear Structures. Other thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
سید احسان اقا کوچکی حسینی89.pdf

Download (1MB)
Official URL: http://uma.ac.ir/

Abstract

Since semi-active control systems offer advantages of both passive and active control systems and mesh well with the requirements and constraints of seismic applications such as very low energy requirement, therefore they have attracted extensive attention in structural control researches and applications. Also magnetorheological (MR) damper as a promising semi-active control mechanism for seismic response reduction has been used extensively in recent years. On the other hand, in most of the previous researches on the application of semi-active systems the main focus has been on developing algorithms and assessment of the efficiency of control mechanisms in reducing the seismic response of linear structures and the researches dealing with nonlinear structures have been limited. Since under strong earthquakes structural members might experience yielding, hence in this paper the application of MR damper for mitigating the response of seismically excited nonlinear hysteretic structures has been studied. Because of the inherent non-linear nature of MR damper and also non-linear behavior of structure, one challenge to effectively utilize MR damper is developing an appropriate semi-active control algorithm. In this research the clipped-optimal control algorithm has been extended to be used for semi-active controlling of non-linear frames equipped with MR damper. Bouc-Wen model has been used for defining the dynamic behavior of MR damper. Accelerations of stories that are readily measurable were used for feedback and acceleration feedback control strategies based on methods were advocated for determining desired optimal control force. To demonstrate the effectiveness of the proposed approach and employing MR damper for reducing the response of non-linear structures, 3 and 5 story shear frames with bilinear hysteretic behavior subjected to different earthquakes and the capability of MR damper in mitigating the structural response has been studied. Sensitivity analysis on different parameters of control algorithm and MR mechanism has been performed. Also to assess the effect of earthquake characteristics on the performance of MR damper on nonlinear frames, the results of numerical analysis under both near-filed and far-field excitations has been reported. The results of numerical simulations show the effectiveness of the proposed method as well as MR damper in improving the seismic behavior of nonlinear frames.

Item Type: Thesis (Other)
Persian Title: کنترل نیمه فعال سازه¬های غیر خطی
Persian Abstract: چکیده: از آنجایی که سیستم¬های کنترل نیمه فعال مزایای سیستم¬های کنترل غیر فعال و فعال را دارا بوده و به خوبی با الزامات و قیود کاربردهای لرزه¬ای از جمله نیاز به انرژی بسیار کم سازگارند، لذا در تحقیقات و کاربردهای سیستمهای کنترل سازه ها توجه گسترده¬ای را به خود جلب نموده¬اند. همچنین میراگر مگنتورئولوژیک (MR) به عنوان یک مکانیزم کنترل نیمه فعال موفق برای کاهش پاسخ لرزه¬ای، در سال¬های اخیر بطور گسترده مورد استفاده قرارگرفته است. در اکثر تحقیقات انجام شده در رابطه با کاربرد سیستم¬های کنترل نیمه فعال، تمرکز عمده بر روی توسعه¬ی الگوریتم¬ها و ارزیابی کارآیی مکانیزم¬های کنترل نیمه فعال در کاهش پاسخ لرزه¬ای سازه¬های خطی بوده و تحقیقات در رابطه با سازه¬های غیر خطی محدود می باشد، در حالیکه تحت تحریکات لرزه¬ای قوی ممکن است اعضای سازه¬ای تسلیم شده و سازه وارد ناحیه غیر خطی شود. در این پایان نامه کاربرد میراگر MR برای کاهش پاسخ لرزه¬ای سازه¬های غیر خطی بررسی شده است. به خاطر ماهیت غیر خطی ذاتی میراگر MR و همچنین رفتار غیر خطی سازه، یک چالش در کاربرد مؤثر میراگر MR توسعه¬ی یک الگوریتم کنترل نیمه فعال مناسب می¬باشد. برای مدل سازی رفتار دینامیکی میراگر MR از مدل بوک- ون اصلاح شده استفاده شده و الگوریتم کنترل بهینه¬ی برشی برای کاربرد در سازه¬های غیر خطی توسعه داده شده است. برای فیدبک پاسخ¬ها از شتاب که به آسانی قابل اندازه¬گیری است و برای تعیین نیروهای کنترل مطلوب از استراتژی¬های کنترل به خاطر کاربرد موفقیت آمیزشان در دیگر کاربردهای کنترل سازه¬ی مهندسی عمران استفاده شده است. برای اثبات کارآیی روش استفاده شده برای الگوریتم کنترل نیمه فعال و میراگر MR برای کاهش پاسخ¬های سازه غیر خطی، سازه¬های 3 و 5 طبقه به صورت قاب برشی با رفتار غیر خطی از نوع دو خطی و هیسترسیس در نظر گرفته شده و میزان کاهش در پاسخ سازه تحت زلزله های مختلف تعیین شده است. آنالیزحساسیت نسبت به پارامترهای مختلف الگوریتم کنترلی ومکانیزم MR انجام شده و برای ارزیابی اثر مشخصات زلزله در عملکرد میراگر MR بر روی قاب-های غیر خطی، نتایج تحلیل عددی تحت تحریکات دور گسل و نزدیک گسل گزارش شده¬اند. نتایج شبیه سازی¬های عددی کارآیی روش استفاده شده و همچنین میراگر MR را در بهبود پاسخ لرزه¬ای قاب¬های غیر خطی نشان می¬دهند.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Mohebbi, MohtashamUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
-, -UNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Architecture Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Architecture Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Architecture Engineering
Faculty of Engineering > Department of Architecture Engineering
Date Deposited: 13 Jul 2019 06:54
Last Modified: 13 Jul 2019 06:54
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/7761

Actions (login required)

View Item View Item