- Đáp ứng của tòa nhà khi lực gió tác động vào tầng 2, trường hợp không xét đến hệ số cản dao động ta thấy thời gian tắt dần kéo dài hơn trường hợp có xét đến giảm
6. Kết luận và hướng phát triển
76
Chương 6
K T LU N VÀ H NG PHÁT TRI N
6.1. K t luận:
Mục đích nghiên cứu trong luận văn là ứng dụng phương pháp phân giải trong miền tần số để nhận dạng các tham số dạng dao động hay còn gọi là các tham số modal (tần số cộng hưởngcòn gọi là tần số dao động riêng, dạng mode). Từ đó nhận dạng được độ cứng mỗi tầng theo từng dạng dao động. Để thực hiện được điều này, ta đo các đáp ứng ngõ ra của tòa nhà ngay sau khi nó bị kích thích bởi một búa nhỏ bằng
cao su cứng. Dữ liệu được thu thập thông qua phần cứng NI-USB 9234 của
National Instruments trong môi trường LabVIEW 2011. Sau đó phần mềm Matlab
được học viên sử dụng để xử lý dữ liệu và nhận dạng được các tham số modal và độ cứng.
Trong thí nghiệm với trường hợp kích thích rung cho mô hình tòa nhà dùng búa nhỏ bằng cao su cứng tác dụng ngẫu nhiên vào tầng 2 khi tòa nhà có cùng một khối lượng các tầng 1 và 2: m1=m2=11,9737 kg. Kết quả nhận dạng được hai tần số dao
động riêng 1,688Hz và 4,625 Hz với sai số chấp nhận được. Dạng mode và độ cứng ứng của hai mode cũng được nhận dạng. Ngoài ra, trong quá trình làm thực nghiệm học viên còn thay đổi lực tác dụng vào tầng 1, rồi đến nền tòa nhà kết quả cũng nhận dạng được các dạng mode tương tự, và tần số dao động riêng đúng bằng hai tần số nhận dạng được như đã trình bày trong luận văn. Tuy nhiên, khi kích thích
rung tại nền phải thõa điều kiện là lực tác động phải đủ lớn để tầng 1 và tầng 2 dao động tự do thật sự sau khi tòa nhà bị kích thích bởi ngoại lực.
Ngoài ra, thí nghiệm với trường hợp tòa nhà có khối lượng tầng 1 và tầng 2: m1=m2=11,9737 kg, dùng động cơ 24VDC tạo rung để kích thích. Kết quả nhận dạng được các tần số cộng hưởng là: 1,688 Hz và 4,625 Hz.. Độ cứng các tầng trong trường hợp này cũng được nhận dạngnhư đã trình bày ở chương 5.
77
Kết quả nhận dạng giữa hai trường hợp dùng búa cao su cứng kích thích rung và động cơ tạo rung có sự sai lệch nhỏ, chấp nhận được. Tần số dao động riêng không sai lệch cho cả hai dạng mode. Trong khi đó, độ cứng tầng 1 của mode 1 có độ sai lệch 13,69562 N/m , độ cứng tầng 2của mode 1 có độ sai lệch 0 N/m, độ cứng tầng 1 của mode 2 có độ sai lệch 206,07993 N/m, độ cứng tầng 2 của mode 2 có độ sai lệch 31,62963 N/m (kết quả như trong Bảng 5.7).
Phân tích modal với kỹ thuật FDD cho phép ta dễ dàng nhận dạng được tham số
modal một cách nhanh chóng và chính xác. Điều này đã được thực hiện chỉ với việc đo các đáp ứng của tòa nhà (hay một kết cấu cần được nhận dạng) khi nó chịu tác dụng bởi các ngoại lực, không cần biết đến biên độ thậm chí không cần đo các lực kích thích đó. Phương pháp này cung cấp cho ta các mẫu biến dạng và các dạng mode không tỷ lệ xích (not scaled mode shapes). Mặc dù vậy, nó vẫn không ảnh hưởng đến kết quả tính toán độ cứng theo các dạng mode. Các phân tích được thực hiện với các kích thích đã được biết sẽ giúp tìm ra các mode có tỷ lệ xích theo lực
ngõ vào.
6.1.1. Các k t qu đ t được trong đề tài
- Mô phỏng được đáp ứng hệ thống tòa nhà 2 tầng dựa trên các phương trình toán học.
- Thiết kế và thi công mô hình thực nghiệm để nhận dạng các tham số tòa nhà 2 tầng thành công.
- Thu thập dữ liệubằngthiết bị hỗ trợ NI-USB 9234 của hãng National Instruments
cho kết quả thu thập tốt trong môi trường LabVIEW 2011.
- Nhận dạng được tần số dao động riêng. Số lượng các dạng mode được nhận dạng đúng như tính toán trên lý thuyết. Bởi vì, một tòa nhà có n tầng thì ở dạng dao động riêng thứ m sẽ có (m-1) điểm nút. Trong thí nghiệm tòa nhà hai tầng, có hai dạng dao động riêng. Dạng dao động riêng thứ nhất (không có điểm nút), dạng dao động
6. Kết luận và hướng phát triển
78
- Nhận dạng được độ cứng mỗi tầng theo từng dạng mode dao động như mục tiêu đã đề ra.
6.1.2. H n ch
- Do hạn chế về số lượng cảm biến, hơn nữa các cảm biến sử dụng trong thí nghiệm chỉ là loại một trục nên ta chỉ nhận dạng các mode biến dạng (building bending), các mode xoắn (building torsion) không được quan tâm mặc dù chúng vẫn có với biên độ nhỏ.
- Mặt khác, mục tiêu chính của nghiên cứu là đi tìm độ cứng của mỗi tầng nên luận văn chỉ dùng phương pháp FDD để nhận dạng tần số dao động riêng và các dạng dao động. Phương pháp FDD không thể nhận dạng tỷ số giảm chấn, để nhận dạng được tỷ số giảm chấn phải dùng giải thuật suy giảm logarithm trong phương pháp EFDD (FDD tăng cường).
6.2. Hướng phát triển của đề tài
Đề tài “Nhận dạng các tham số động học của tòa nhà bằng phương pháp FDD” có thể được phát triển thêm như sau:
- Nhận dạng các tham số động học của tòa nhà bằng phương pháp phân giải trong miền tần số tăng cường (EFDD - Enhanced Frequency Domain Decomposition). - Nhận dạng các tham số modal và độ cứng của nhà cao tầng bằng phương pháp
EFDD dưới sự hỗ trợ của bộ thu thập dữ liệu không dây.
- Nhận dạng các các tham số modal bằng một kỹ thuật tham số, như kỹ thuật nhận dạng không gian con ngẫu nhiên (SSI - Stochastic Subspace Identification).
- Nhận dạng các tham số động học tòa nhà và điều khiển bộ giảm chấn theo từ tính
(MR - Magnetorheological Damper) bằng mạng neural nhân tạo để hấp thụ dao động cho tòa nhà hay công trình, giảm thiểu hư hại do dư chấn động đất gây ra. - Nhận dạng các tham số động học của tòa nhà và dùng giải thuật tối ưu hóa bầy đàn (PSO - Particle Swarm Optimazation) để tối ưu hóa các tham số bộ điều khiển
79
PID điều khiển bộ giảm chấn hấp thụ dao động (TMD - Tuned Mass Damper)
80