With the growing demand for metallic dampers in engineering practice, it is urgent to establish a reasonable approach to evaluating the mechanical performance of metallic dampers under seismic excitations. This paper introduces an effective method for parameter identification of the modified Bouc-Wen model and its application to evaluating the fatigue performance of metallic dampers (MDs). The modified Bouc-Wen model which eliminates the redundant parameter is used to describe the hysteresis behavior of MDs. Relations between the parameters of the modified Bouc-Wen model and the mechanical performance parameters of MDs are studied first. A modified Genetic Algorithm using real-integer hybrid coding with relative fitness as well as adaptive crossover and mutation rates (called RFAGA) is then proposed to identify the parameters of the modified Bouc-Wen model. A reliable approach to evaluating the fatigue performance of the MDs with respect to the Chinese Code for Seismic Design of Buildings (GB 50011-2010) is finally proposed based on the research results. Experimental data are employed to demonstrate the process and verify the effectiveness of the proposed approach. It is shown that the RFAGA is able to converge quickly in the identification process, and the simulation curves based on the identification results fit well with the experimental hysteresis curves. Furthermore, the proposed approach is shown to be a useful tool for evaluating the fatigue performance of MDs with respect to the Chinese Code for Seismic Design of Buildings (GB 50011-2010).
This paper presents the modelling of an MR damper system through extensive experimental studies. The hysteresis of the MR damper is modelled by using the improved Bouc-wen model. A test bed for experimental studies of measuring parameters of the MR damper is designed and implemented. Based on the experimental data, the Bouc-Wen Model is modified for the MR damper system. To check the modelling property, a vehicle suspension system is controlled using a PID controller for the verification of the MR damper model.
본 논문에서는 수정 슬라이딩 모드제어기의 비선형 이력구조물의 지진응답 제어성능이 평가되었다. 수정 슬라이딩모드 제어는 제어력을 계산하기 위해 Lyapunov함수의 목표변화율을 이용하는 기법으로 기존 연구에서는 선형구조물에 대한 성능만이 조사되었다. 그러나 강진시 대부분의 구조물은 비선형 거동을 보인다는 점을 고려할 때 기존 연구의 결과는 실제 적용에 있어 제한점을 가지고 있다. Bouc-Wen 모델을 사용하여 구조물의 비선형 거동을 모델링 하였으며, 이력이선형 단자유도 구조물에 대한 통계해석과 비선형이력 면진구조물에 대한 해석결과는 제안된 수정 슬라이딩모드 제어알고리즘이 기존의 슬라이딩모드 제어기보다 우수한 성능을 가짐을 보여준다.
In this paper, a new opposition based charged system search (CSS) is proposed to be used as a parameter identification of highly nonlinear semi-active magneto-rheological damper. By replacing the opposition particles with current solutions, the mentioned strategy is used to enhance the search space and to increase the exploration of CSS. To investigate the effectiveness of the proposed method, a nonlinear modified Bouc-Wen model of MR damper is considered to find its parameters, and compare it with those achieved from experimental model of MR damper. Also, by exploiting the sensitivity analysis and using the importance vector, the less importance parameters in the Bouc-Wen model are eliminated which makes the MR damper model simpler. Results demonstrate the new proposed algorithm (OBLCSS) has a high ability to tackle highly nonlinear problems. Based on the results of the α importance vector, a simplified model is proposed and its parameters are identified by using the presented OBLCSS algorithm. The simplified proposed model also has a high capability of estimating damper responses.
본 논문에서는 미국토목학회(ASCE)의 사장교에 대한 첫번째 벤치마크 문제를 이용하여 제어-구조물 상호작용을 고려한 새로운 반능동제어 기법을 제안하였다. 이 벤치마크 문제에서는 2003년 완공 예정으로 미국 Missouri주에 건설 중인 Cape Girardeau 교를 대상 구조물로 고려하였다. Cape Girardeau 교는 New Madrid 지진구역에 위치하고, Mississippi 강을 횡단하는 주요 교량이라는 점 때문에 설계단계에서부터 내진 문제를 중요하게 고려하였다. 본 연구에서는 MR 유체 감쇠기를 제어 장치로 제안하였고, clipped-optimal 알고리듬을 제어 알고리듬으로 사용하였다. 또한, 대용량 MR 유체 감쇠기 실험 결과를 이용하여, Bingham 모델, Bouc-Wen 모델, 수정된 Bouc-HWen 모델과 같이 수치해석에 이용할 수 있는 다양한 동적 모델을 개발하였다. MR 유체 감쇠기는 제어가능한 에너지 소산장치이며 구조물에 에너지를 가하지 않기 때문에 제안된 제어기법은 한정입출력 안정성이 보장된다. 수치해석을 통해, MR 유체 감쇠기를 이용한 반능동제어 기법이 사장교의 응답 감소에 효과적인 방법임을 증명하였다.
Concrete filled steel tubular (CFST) column joints with composite beams have been widely used as lateral loading resisting elements in civil infrastructure. To better utilize these innovative joints for the application of structural seismic design and analysis, it is of great importance to investigate the dynamic behavior of the joint under cyclic loading. With this aim in mind, a novel phenomenal model has been put forward in this paper, in which a Bouc-Wen hysteresis component is employed to portray the strength and stiffness deterioration phenomenon caused by increment of loading cycle. Then, a modified chicken swarm optimization algorithm was used to estimate the optimal model parameters via solving a global minimum optimization problem. Finally, the experimental data tested from five specimens subjected to cyclic loadings were used to validate the performance of the proposed model. The results effectively demonstrate that the proposed model is an easy and more realistic tool that can be used for the pre-design of CFST column joints with reduced beam section (RBS) composite beams.
Seismic performance of base isolated rigid-mass model were studied through shaking table tests. Friction pendulum systems (FPS), pure-friction systems with laminated rubber bearing (LRB) were selected for the comparison of performance. Performance of specially designed isolation systems were tested statically using actuator and dynamically using shaking table. Numerical methods were developed to simulate the nonlinear behavior of the frictional base isolation systems. Two models were considered. one is modified Bouc-Wen model considering breakaway coefficient of friction and the other is classical Coulomb model. The results of numerical methods are found to be in very good agreement with test results.
This paper examines the ASCE first generation benchmark problem for a seismically excited cable-stayed bridge, and proposes a new semi-active control strategy focusing on inclusion of effects of control- structure interaction. In this study, magnetorheological (MR) fluid dampers, which belong to the class of controllable fluid dampers, are proposed as the supplemental damping devices, and a clipped-optimal control algorithm, shown to perform well in previous studies involving MR fluid dampers, is employed. The dynamic model for MR fluid dampers is considered as a modified Bouc-Wen model, which is obtained from data based on experimental results for large-scale dampers. Numerical results show that the performance of the proposed semi-active control strategy using MR fluid dampers is quite effective.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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