智能預(yù)應(yīng)力技術(shù)研究.pdf

1、智能預(yù)應(yīng)力技術(shù)是在傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力技術(shù)基礎(chǔ)上的一次質(zhì)的飛躍，尤其為解決受彎構(gòu)件的微撓度控制和工程結(jié)構(gòu)的小應(yīng)力、小變形控制難題提供了新的重要途徑。 本文創(chuàng)新性的對(duì)智能預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相關(guān)的理論分析及試驗(yàn)研究，為智能預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于工程實(shí)踐作了初步的探索，如下所述。 首先，在回顧預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)展歷史的基礎(chǔ)上，探索和闡述了智能預(yù)應(yīng)力技術(shù)的原理。通過(guò)介紹國(guó)內(nèi)外智能預(yù)應(yīng)力技術(shù)的研究現(xiàn)狀和本文的研究背景，展望了智能預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用前景。

2、 其次，進(jìn)行了智能預(yù)應(yīng)力梁的非線性分析。運(yùn)用能量法推導(dǎo)了縱張智能預(yù)應(yīng)力梁的控制微分方程，采用瑞利一里茲方法進(jìn)行了近似求解，并結(jié)合一個(gè)數(shù)值算例說(shuō)明了此類智能預(yù)應(yīng)力梁遞推計(jì)算的一般步驟。運(yùn)用有限元法推導(dǎo)了橫張智能預(yù)應(yīng)力梁的控制方程，并對(duì)智能預(yù)應(yīng)力梁的設(shè)計(jì)變量及目標(biāo)函數(shù)的選擇進(jìn)行了分析，還介紹了優(yōu)化問(wèn)題的三類搜索方法。 再次，進(jìn)行了雙撐桿橫張智能預(yù)應(yīng)力梁的參數(shù)分析。運(yùn)用ANSYS軟件計(jì)算分析了雙撐桿橫張智能預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁中智能伸縮桿

3、的布置方式、預(yù)應(yīng)力索的截面面積以及智能伸縮桿的頂升方式這三個(gè)因素對(duì)系統(tǒng)消耗的能量、智能伸縮桿的桿力和智能伸縮桿的伸長(zhǎng)量這三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響，得出了相關(guān)結(jié)論及設(shè)計(jì)建議。針對(duì)參數(shù)分析中的模型進(jìn)行了相應(yīng)的智能伸縮桿布置方式的優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果符合參數(shù)分析中得到的結(jié)論。針對(duì)雙撐桿橫張智能預(yù)應(yīng)力梁，運(yùn)用ANSYS參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言APDL編制了基于耗能最小化的仿真程序，并對(duì)三種典型移動(dòng)荷載作用下智能預(yù)應(yīng)力梁的撓度等變化量進(jìn)行了仿真。 第四章，專門

4、開(kāi)展了智能預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法的研究?？偨Y(jié)了實(shí)現(xiàn)智能預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)中傳感器、控制器和作動(dòng)器這三部分硬件的現(xiàn)有技術(shù)，并針對(duì)智能預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)對(duì)比分析了各種器件的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)建議。闡述了控制算法的發(fā)展，并針對(duì)智能預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)探索性地提出了一種復(fù)合智能控制算法思路。 接著，進(jìn)行了智能預(yù)應(yīng)力梁的力學(xué)分析及模型試驗(yàn)研究。運(yùn)用結(jié)構(gòu)力學(xué)推導(dǎo)了單撐桿橫張智能預(yù)應(yīng)力梁的控制方程，進(jìn)行了不考慮移動(dòng)速度條件時(shí)的系統(tǒng)過(guò)程分析和考慮移動(dòng)速度條件時(shí)的系統(tǒng)可

5、控性分析，得出了智能預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的荷載一速度可控區(qū)域圖，并利用MATTE，AB軟件進(jìn)行了數(shù)值算例仿真。針對(duì)撓度控制目標(biāo)，采用自研發(fā)的激光撓度限位計(jì)作為傳感器，設(shè)計(jì)制作了一個(gè)跨度為2m的智能預(yù)應(yīng)力橋梁模型，并通過(guò)靜載試驗(yàn)和移動(dòng)加載試驗(yàn)，演示了智能預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的工作過(guò)程，探索了基于模擬控制信號(hào)的智能預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的可行性。 第六章，探索了智能預(yù)應(yīng)力在開(kāi)啟橋中的應(yīng)用。介紹了作者發(fā)明的一種輕型立轉(zhuǎn)開(kāi)啟橋的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)形式和新型開(kāi)合方式，闡述了輔助開(kāi)

6、合彈簧在其開(kāi)合過(guò)程中的作用，并探討了結(jié)構(gòu)的振動(dòng)解決方案。根據(jù)各類移動(dòng)荷載作用下簡(jiǎn)支梁的應(yīng)變變化規(guī)律，創(chuàng)新性地提出了輕型立轉(zhuǎn)開(kāi)啟橋中智能斜拉索系統(tǒng)的自適應(yīng)模糊控制算法。針對(duì)輕型立轉(zhuǎn)開(kāi)啟橋的兩種開(kāi)合方式，研究了各自的力學(xué)模型，并進(jìn)行了對(duì)比分析，同時(shí)通過(guò)一個(gè)算例說(shuō)明了此類開(kāi)啟橋的設(shè)計(jì)步驟。 第七章進(jìn)行了輕型智能預(yù)應(yīng)力開(kāi)啟橋試驗(yàn)。針對(duì)應(yīng)變控制目標(biāo)，采用電阻應(yīng)變片作為傳感器，設(shè)計(jì)制作了一個(gè)跨度為4m的輕型智能預(yù)應(yīng)力開(kāi)啟橋模型，并對(duì)智能預(yù)應(yīng)