考虑加/卸载速率影响的Ti-Ni形状记忆合金简化本构模型

系统研究了Ti-Ni形状记忆合金丝(SMA)应力-应变曲线、特征点应力、耗能能力、等效阻尼比随材料直径、应变幅值、加载速率、加载循环次数的变化规律;针对SMA唯象Brinson本构模型无法描述SMA动态力学性能的缺点,结合前述试验结果,提出了一种可考虑加/卸载速率影响的SMA简化本构模型。应用该模型对试验用SMA丝进行模拟,所得应力-应变曲线各特征点平均误差仅为3%,结果表明:所建立的速率相关SMA简化本构模型可较为精确地描述SMA在应力诱发相变过程中的超弹性力学行为,同时可反映加/卸载速率和应变幅值等主要因素对其动力本构模型的影响;该模型结构形式简单,具有较好的工程应用前景。

“双一流”背景下建筑类研究生多元协同管理与培养模式研究

我国大多数院校在“双一流”背景下,积极提升建筑类研究生的综合能力以适应日趋严峻的就业压力,但传统培养模式仍存在创新能力不足、实践欠缺等问题。针对现阶段“双一流”背景高校建筑类研究生现有培养与管理模式进行系统分析,结合多元协同管理方法,构建优化型教学模式+纵向科研课题+学科竞赛+横向实践项目+产学研实战平台“五位一体”的建筑类研究生创新培养模式,加强学校—学院—研究团队—指导教师四者之间的衔接,保证各项教学科研任务有序进行,保证对学生管理的有效性,以此夯实建筑类研究生的设计实践基础,培养建筑类研究生的创新能力,最终达到全面提升自身的综合专业素养。

T形RAC短肢剪力墙抗震性能试验研究

通过对4个缩尺比例为1∶2的不同再生粗骨料取代率、不同轴压比的T形再生混凝土(RAC)短肢剪力墙结构模型进行低周反复荷载作用下的抗震性能试验,分析试验所得模型破坏形态、特征曲线、延性、刚度退化、耗能能力及正负向特征荷载的变化规律。分析结果表明:(a)T形RAC短肢剪力墙具有良好的抗震性能,能够应用于轴压比较小的实际工程之中。(b)随着再生粗骨料取代率的增加,T形RAC短肢剪力墙特征曲线、耗能能力等指标逐渐增强,同时,随着轴压比的增大,各指标逐渐减小;试件延性性能随着再生粗骨料取代率及轴压比的增加出现不同程度的降低。

性能增强再生混凝土框架中节点非线性分析

再生混凝土作为一种再生资源近年来被广泛应用,在此基础上加入钢纤维和tank纤维制成性能增强再生混凝土,使结构的安全可靠性得到了进一步保证。采用有限元软件ABAQUS对3个混杂纤维掺量分别为0、0.5%、1%的再生混凝土框架中节点进行低周反复试验分析,得到了它们的滞回曲线和骨架曲线,并进行了对比分析。研究表明:相较于普通再生混凝土而言,性能增强再生混凝土框架中节点的耗能性能可提高20%、32%,抗开裂性能及极限承载力性能也更为优异,能够应用于实际工程之中。

Ti-Ni形状记忆合金复合悬摆减震系统性能试验研究

系统研究了Ti-Ni形状记忆合金丝应力-应变曲线、特征点应力、耗能能力、等效阻尼比等随材料直径、应变幅值、加载循环次数的变化规律,结果表明:丝材直径的增加会导致SMA丝力学性能趋于劣化;当应变幅值为6%、加载循环次数达15次时,可获得滞回性能良好、工作稳定的SMA丝材。将训练后所得SMA丝材,利用其超弹性特性,结合调谐质量阻尼器基本工作原理,设计制作了一类可便于拆卸的SMA复合悬摆减震系统。针对该类减震系统,完成了相应的性能试验,分析了该系统自振频率、质量振子与受控结构间的相位关系、等效阻尼力随振子质量、摆杆长度的变化规律,结果表明:该减震系统在正弦波和真实地震激励下质量振子与受控体结构之间相位关系始终较好的保持在150°~180°之间;同时,等效阻尼力随外荷载幅值的增大,控制效果更加明显。综上,该系统能够简便应用于结构振动控制之中,并提供稳定、高效的阻尼力,从而保护结构免于强动力灾害。

基于新型压电摩擦阻尼器的大底盘隔震结构智能混合控制研究

利用SAP2000大型有限元软件对某大底盘隔振结构进行了地震响应分析,结果表明橡胶支座能够有效降低结构的地震响应,但在El Centro波罕遇地震作用下,橡胶支座由于相对位移过大而发生受拉破坏,导致隔震效果失效。为解决此类问题,利用所提出的新型压电摩擦阻尼器,结合SIMULINK所编制的模糊控制系统,对该大底盘隔振结构进行了有效的混合控制,其中在El Centro波8度罕遇地震作用下,隔震层处位移最大降幅为0.173 m,满足规范对于隔震层相对位移小于0.150 m的要求,避免了橡胶支座由于受拉而导致破坏的问题,从而有效的提高了此类结构的抗震安全及可靠性。

再生混凝土框架结构地震反应有限元分析

基于不同再生骨料取代率下所得再生混凝土基本材性试验结果,获得了其相关的本构关系,并利用ANSYS有限元软件对后续缩尺比例为1∶4的3层再生混凝土框架结构模型(采用多种再生混凝土材料)进行了实体建模。通过对压碎指标,剪力传递系数等参数的优化设置,最终得到了其在El Centro波作用下的结构地震响应。通过与该模型所得振动台试验数据进行对比,结果表明:利用ANSYS有限元软件能够较为有效地对再生混凝土框架结构进行地震作用下的非线性分析,从而弥补相关试验的局限性,对相应的理论分析亦具有一定的指导作用。

基于课业表现的国际招生质量指标体系优化——以西北工业大学土木工程专业为例

通过梳理西北工业大学力学与土木建筑学院国际留学生的基本情况和课业表现,建立了国际留学生在华学习能力提升的数据分析模型,总结了学生在校课业表现受各种基本条件影响的规律,形成了一个全过程、多维度的国际留学生专业培养质量评价和监督方法。此外,从专业能力培养和未来职业发展角度,较为全面地分析了国际留学生培养的典范分析案例。所得结论可用于指导未来国际招生质量指标体系的优化,确定录取国际留学生的核心课程指标最低值,并促进在校国际本科留学生通识教育和专业教育的培养方案改革。

性能增强再生混凝土框架中节点地震损伤评估

通过对3个足尺性能增强再生混凝土框架中节点进行低周反复加载试验,按照传统延性损伤模型(单参数)、改进的Park-Ang损伤模型(双参数)对其损伤演化与累积进行分析:各试件特征位移等于20 mm时,试件已经出现损伤,但按照延性损伤模型计算结果为负;当特征位移超过100 mm时,改进的Park-Ang损伤模型计算结果表明各试件已经完全破坏,无法继续承载,但试件实际结果却仍表现出一定的承载能力与耗能能力。因而有必要对前述损伤模型进行修正,使其能够适用于性能增强再生混凝土结构之中。基于前述试验结果,针对改进的Park-Ang损伤模型,提出并拟合了纤维项系数、位移项系数和能量项系数3种修正系数,并建立了相应的修正的Park-Ang损伤模型。最后,利用所提出的损伤模型,以HF-RAC2为例进行了损伤指标误差分析,结果表明:平均误差在6%以内,即:所提出双参数损伤模型能够应用于性能增强再生混凝土框架节点地震损伤与评估分析之中。

新型装配式剪力墙单向往复/单调加载试验

为明确装配式剪力墙结构水平连接的传力机理,获得更优异的耗能能力,提出一种新型装配式剪力墙结构。针对此结构,设计制作4片缩尺比例为1∶1.54的不同螺栓配置数量、轴压比和边缘构件纵筋配筋率的新型装配式剪力墙结构模型,完成单向往复/单调加载试验。4片试件破坏模式相似,墙体保持弹性状态,且未发现明显裂缝;之后墙体混凝土发生破坏,裂缝多开展于1/3墙高下侧,最终破坏时沿墙身对角线向墙角贯通。轴压比/边缘构件纵筋配筋率减小导致试件各特征荷载降低。试验结果表明,增加螺栓配置数量虽然对试件的特征荷载影响不大,但能有效限制墙体侧移,提高试件的整体性和水平连接装置的传力性能;新型装配式剪力墙具有更强的变形能力,极限承载力与现浇墙体基本一致。

基于遗传算法优化的SMABP神经网络本构模型

系统研究了形状记忆合金丝(SMA)应力-应变曲线、特征点应力、耗能能力及等效阻尼比随材料直径、应变幅值、加载速率、加载循环次数的变化规律;由于SMA唯象Brinson等常见本构模型无法以数学模型方式精确描述SMA各影响因素对其力学性能的影响程度,基于SMA实验结果,本工作采用BP神经网络智能算法(一种利用误差反向传播训练的神经网络算法)对其进行非线性建模,同时利用遗传算法对神经元的初始权值和阈值进行优化,进而获得了一种基于遗传算法优化的SMA BP神经网络本构模型。利用该模型对SMA实验结果进行模拟,所得结果平均误差仅为1.13%,优于未优化的SMA BP神经网络模型。结果表明,基于遗传算法优化的SMA BP神经网络本构模型,能够精确地预测SMA在反复荷载作用下的超弹性性能,避免由于初始权/阈值取值不当引起的BP网络振荡而产生不收敛的问题,同时也充分考虑了加/卸载速率的动态影响,是一种良好的速率相关型动力本构模型。

新型装配式剪力墙摩擦抗剪机理

为解决典型装配式剪力墙破坏及耗能较差的问题,提出一种“螺栓-U型槽钢”摩擦型水平连接装置,将其与钢筋混凝土剪力墙集成,构成新型装配式剪力墙。在已有新型装配式剪力墙抗震性能试验的基础上,采用有限元软件ANSYS研究该水平连接装置的摩擦抗剪机理。通过参数分析方法,并基于库仑摩擦定律推导建立了摩擦抗剪承载力计算公式。结果表明,“螺栓-U型槽钢”摩擦型水平连接装置的摩擦抗剪机制明确,剪力在水平连接处的传力路径表现为螺杆与U型槽钢弧形螺孔之间的接触与分离状态;所建摩擦抗剪承载力计算公式计算精度良好,计算结果与试验结果最大误差仅为3.04%。

基于云模型的老旧小区韧性评价体系

为精准、高效改善城市老旧小区居住环境品质,提高其防灾、减灾能力,提出一种基于云模型的老旧小区韧性评价体系。基于韧性理论,对所选老旧小区按照不同年代进行分组,通过实地调研,获得陕西省西安市30组具有代表性的老旧小区特征数据,参考相关文献及相关专家建议,确定建筑韧性、设施韧性、环境韧性、人员韧性共计4个一级指标、9个二级指标、30个三级指标,构成老旧小区的评价指标体系。采用层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)确定各指标的主观权重,采用熵权法(entropy weight method,EWN)和准则去除效果法(method based on the removal effects of criteria,MEREC)确定客观权重,采用组合赋权法确定最终权重,运用MATLAB构建了基于云模型的老旧小区韧性评价体系。基于此评价体系,选取西安市一老旧小区——万庆巷小区进行韧性评价,所得结果能够较准确地反映该小区韧性薄弱环节,表明所建评价体系具有一定的适用性与有效性。

混杂再生纤维对再生混凝土强度的影响研究

对于再生混凝土,目前主要研究单掺纤维进行再生混凝土的性能增强研究,而对于再生纤维,尤其是混杂再生纤维进行性能增强的研究少有涉及。基于废旧轮胎中所剥离出的钢纤维及尼龙纤维,通过27组共81个试块的基本力学性能试验,探讨再生纤维对普通再生混凝土基本力学性能的影响。分析不同掺量再生纤维对不同取代率再生混凝土抗压、抗拉及变形性能的影响,结果表明,再生纤维能够有效地增强各取代率下普通再生混凝土的劈裂抗拉强度、抗折强度、延性及抗裂性能,但对于抗压强度略有降低,其再生纤维的掺量优化还有待于进一步研究。

再生混凝土框架结构地震作用下随机损伤与评估分析

通过对缩尺比例为1∶4的3层再生混凝土框架结构模型双向输入模拟振动台试验结果的分析,研究了该结构频率、阻尼以及层间位移角的变化情况。结果表明:该再生混凝土框架结构具有良好的抗震性能。综合考虑再生混凝土框架结构X、Y向不同频率、阻尼比、刚度、结构振型以及不同的结构形式与自振频率的测试方法,提出了相应的再生混凝土框架整体结构损伤模型;基于该损伤模型对该再生混凝土框架结构破坏等级的分析,结合现行相关规范要求,建立了再生混凝土框架结构破坏等级划分;拟合了再生混凝土框架结构损伤指标的计算式。研究结果表明:提出的损伤模型与试验现象基本吻合,能够用于再生混凝土框架结构震后损伤与定量评估分析。

性能增强再生骨料混凝土柱抗震性能试验研究

基于再生混凝土框架模型,设计制作了4根不同配比的再生混凝土柱模型,并对其进行了低周反复试验研究。通过试验对比了4根不同配比柱子的破坏形态、滞回特性、刚度退化、延性性能,研究硅粉及再生混杂纤维对普通再生混凝土柱抗震性能的影响。结果表明:相较于普通再生混凝土柱,单掺硅粉使开裂荷载、屈服荷载及其对应位移稍有增加,但极限荷载及位移略有降低。若同时掺入适量的再生混杂纤维,则能更为有效地提高普通再生混凝土柱各项抗震性能指标。

新型压电摩擦阻尼器在输电塔结构中的振动控制研究

基于所提出的新型压电摩擦阻尼器,利用ANSYS有限元软件对一高压输电塔进行了有限元建模,并通过超单元法与MATLAB编程相结合的方法提取了该输电塔结构的整体刚度、质量及阻尼矩阵;利用MATLAB中的SIMULINK仿真工具箱编制了适于该结构的半主动控制系统;最后,利用遗传算法工具箱对100个阻尼器的布置位置进行了优化,并结合所提出的半主动控制系统,对该输电塔在EL-Centro地震作用下进行了无控、阻尼器位置优化后有控及随机布置后有控的控制效果对比分析.结果表明,该阻尼器及半主动控制系统能够有效地对该高压输电塔进行振动控制,且经优化布置后的控制效果明显优于随机布置,表明利用遗传算法对阻尼器的布置位置进行优化是可行有效的.

T形RAC短肢剪力墙抗震性能试验与极限承载力分析

通过对4个缩尺比例为1∶2的不同再生粗骨料取代率、不同轴压比的T形再生混凝土(RAC)短肢剪力墙结构模型进行低周反复荷载作用下的抗震性能试验,分析试验所得模型破坏形态、滞回曲线、正负向特征荷载的变化规律。结果表明,T形RAC短肢剪力墙具有良好的抗震性能;同时,随着再生粗骨料取代率的增加,滞回性能等指标逐渐增强,而随着轴压比的增大,各指标逐渐减小。最后,通过试验结果分析,建立了T形RAC短肢剪力墙正截面极限承载力计算公式,并在此基础之上推导了其水平极限承载力计算公式。利用所建公式对4个模型水平极限承载力进行计算,所得结果与试验结果基本吻合,平均误差仅为9.45%。上述结果表明:该公式能够应用于实际T形RAC短肢剪力墙的设计计算之中。

改进的Park-Ang再生混凝土柱地震破坏模型的试验研究

通过对不同配比的6根再生混凝土(RAC)柱进行低周反复加载试验。由于现有普通混凝土结构地震破坏损伤模型均为基于普通混凝土结构所构建的,是否适用于RAC结构的地震损伤破坏计算仍不明确;为能够有效考虑RAC中再生骨料取代率及混杂纤维掺量等因素所造成的普通混凝土结构地震破坏损伤模型中循环荷载系数β的不确定性及其对损伤指数计算结果的影响,同时提高计算模型的预见性与可靠性,本文提出了一种适用于RAC结构的改进的双参数损伤模型。通过模型的计算结果与实际结构各震害破损度Dc的对比,确定了适用于RAC结构的双参数损伤模型中循环荷载系数β的值。

修正的Park-Ang性能增强再生混凝土框架中节点地震损伤模型

通过对3个足尺性能增强再生混凝土(EC-RAC)框架中节点进行低周反复加载试验,分析其结构模型地震损伤演化过程,确定其震后实际损伤状态与损伤指标。同时,针对传统钢筋混凝土Park-Ang双参数损伤模型无法准确描述加载位移大于100mm后EC-RAC框架节点模型的损伤演化与累积行为的缺点,本文提出了一种修正的Park-Ang双参数损伤模型,并基于前述试验结果,拟合了纤维项系数、位移项系数、能量项系数。最后,利用所提出的损伤模型,以HF-RAC2为例进行损伤指标误差分析,结果表明:平均误差在6%以内,即所提出的双参数损伤模型能够适用于EC-RAC框架节点地震损伤与评估分析。