採用磁流變粘彈性材料的結構智慧型化微振動控制

《採用磁流變粘彈性材料的結構智慧型化微振動控制》是依託浙江大學，由應祖光擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：採用磁流變粘彈性材料的結構智慧型化微振動控制
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：應祖光
• 項目類別：面上項目

項目摘要

採用磁流變粘彈性材料的結構智慧型化微振動控制研究具有重要實際意義和價值。本項目綜合運用結構動力學、物理學、數學、控制理論、機率和隨機過程理論等，研究磁流變粘彈性材料的製備，並基於微觀磁機械耦合作用分析，建立其微觀磁動力學模型，由統計分析得到相應巨觀模型，揭示材料的多尺度和多場作用等耦合機制、磁飽和和非對稱動力學關係等特性；建立磁流變粘彈性複合結構的多相體、多域分析等耦合的微振動模型，基於空間離散化、時頻域轉化關係等，發展其微振動回響分析方法，進行結構性能最佳化，並分析微振動時結構不確定性的統計特性；建立磁流變粘彈性複合結構微振動最優控制問題方程，推導其動態規劃方程和極大值原理方程，確定半主動的直接最優控制磁場作用規律，並考慮系統不確定性、控制飽和等因素影響，發展相應控制方法，揭示該智慧型複合結構微振動控制效果和性能。豐富和發展智慧型材料動力學、結構微振動分析和智慧型化控制等理論技術。

結題摘要

本項目按照計畫內容經過三年時間的研究，達到預期的研究目標。首先，研製了磁流變粘彈性材料，進行磁流變粘彈性體的切片顯微結構與成份分析；製作了磁流變粘彈性體的標準試樣，進行磁流變粘彈性材料的磁靜動力學性能試驗，建立其時域與頻域的動力學模型，揭示了磁流變粘彈性材料的磁致非線性等動力學特性。然後，基於磁流變粘彈性材料的動力學模型，建立其複合結構的動力學模型，推導磁流變粘彈性複合結構微振動的運動微分方程，進行空間離散化、時頻域轉化和頻域分析，求解其隨機微振動回響，得到均方根速度譜指標，發展了適合於該多場作用和多域分析等耦合的複合結構隨機微振動回響的分析方法；分析了磁場分布、結構幾何和物理因素的影響規律，進行結構性能最佳化，說明採用磁流變粘彈性材料的結構智慧型化設計能夠有效地抑制結構的隨機微振動。進一步，基於磁流變粘彈性複合結構隨機微振動的磁動力學方程，確定其最優控制的性能指標，建立了磁流變粘彈性複合結構隨機微振動的最優控制問題方程，並通過空間離散化將其轉化為多自由度系統控制問題方程，確定磁飽和等控制約束；根據最優控制理論，推導了磁流變粘彈性複合結構系統的動態規劃方程，求解確定其最優控制規律，根據磁場作用特性設計半主動的磁場作用規律，發展了適合於該多場作用和多域分析等耦合的智慧型複合結構隨機微振動的最優半主動控制方法；套用發展的磁流變粘彈性複合結構隨機微振動回響的分析方法，分析比較其控制前後的隨機微振動回響，評估最優控制效果，說明磁流變粘彈性複合結構的最優半主動控制能夠進一步有效地控制結構的隨機微振動。總之，本項目對於採用磁流變粘彈性材料的結構智慧型化微振動控制進行了較全面的研究，揭示了磁流變粘彈性材料及其複合結構隨機微振動的主要特性，發展了相應的理論分析方法，為該結構智慧型化微振動控制策略的實際套用提供了理論基礎。研究成果在國內外有關學術刊物及會議上發表研究論文30篇，其中SCI收錄14篇，EI收錄7篇。