竖向刚度对FPS滑移摩擦摆系统隔震性能影响研究

根据多体动力学理论相对动能定理推求了FPS滑移式摩擦摆隔震系统动力反应分析计算公式,并考虑了竖向弹性振动的影响。分析与计算结果表明:FPS滑移摩擦摆具有隔震系统所必需的特性。较长的自振周期使其具有必要的隔震能力;依靠重力可以使结构复位。依靠滑块与滑道接触面的滑动摩擦阻力可以消耗传入结构的能量。适当地选取滑道半径与滚动摩擦系数值,隔震效率可达90%左右。当滑道半径为2m～3m、滑动摩擦系数为0.01左右时,隔震系统具有较好的消能效果与复位能力。在通常实用的滑动摩擦系数范围内,当竖向层间刚度系数为水平层间刚度系数的10倍以上时,可以不考虑竖向振动对水平方向隔震效果的影响。

DFPS摩擦盘与碟型弹簧组合隔震系统性能分析

根据多体动力学理论相对动能定理推求了DFPS滑移式摩擦摆与碟型弹簧组成的三维复合隔震系统动力反应分析计算公式,考虑了竖向振动与水平向振动的耦合作用.分析与计算结果表明:隔震系统在水平向与竖向都具备必要的隔震特性,即隔离能力与复位能力;依靠摩擦作用与结构自身阻尼可以消耗传入结构的能量.当滑道半径为1～2 m、滑动摩擦系数为0.01左右时,水平向隔震效率可达85%左右,在竖向也能有效减小受压层间位移与防止出现受拉层间位移,同时具有较好的消能效果与复位能力.这时滑道曲率对体系竖向振动的扰动很小,可不考虑水平向与竖向的耦合作用,各自单独计算.

非线性超弹性体应力应变张量与应变能函数之间的微积分关系

研究非线性超弹性体应力与应变能函数之间的关系,等比例加载方法不再适用,因为剪应变要产生正应力,正应变也要产生剪应力。为此,构建了应力应变张量与应变能函数之间的微分、积分关系。从表示定理出发,围绕共轭应力、应变变量,研究了各向同性、横观各向同性、正交各向异性非线性超弹性体的本构方程、应变能函数,推导了应力应变张量与应变能函数之间的微分、积分关系。应用微分积分关系,对应力张量函数直接积分,即可得到应变能函数。这种方法具有普适性,简洁性,能进一步拓宽解决非线性超弹性体问题的途径。

建筑物滚动摩擦隔震理论

提出了建筑物滚动摩擦隔震理论。根据动能定理与多体动力学理论,导出了复位弹簧-辊轴摩擦摆隔震系统的强非线性多自由度运动方程,并根据龙格-库塔方法给出了数值求解过程.计算了两个实例工程在地震作用下的动力反应特性.分析了滚动摩擦隔震系统的隔震性能,辊轴式摩擦摆的结构较FPS滑道式摩擦摆有了改善.它消除了FPS型摩擦摆中滑道摩擦力的冲击作用,也不必在滑道系统中设置运动转向装置.在合适的复位弹簧系数及滚动摩擦系数条件下,辊轴式摩擦摆隔震系统具有较好复位能力与耗能特性,隔震效率可达80%以上,的而且在竖向也可能会有较好的隔震效果。

竖向振动对椭圆滑道辊轴摩擦摆隔震性能影响

根据多体动力学理论相对动能定理,推求了椭圆滑道RFPS辊轴式摩擦摆隔震系统动力反应分析计算公式,并考虑了竖向弹性振动的影响。分析与计算结果表明:RFPS辊轴式摩擦摆具有隔震系统所必需特性;较长的自振周期使其具有必要的隔震能力;依靠重力可以使结构复位。依靠滑块与滑道接触面的滑动摩擦阻力可以消耗传入结构的能量。适当地选取滑道半径与滚动摩擦系数值,隔震效率可达90%左右。当滑道半径为2～3m,滚动摩擦系数为0.01左右时,隔震系统具有较好的消能效果与复位能力。在通常实用的滚动摩擦系数范围内,当竖向层间刚度系数为水平层间刚度系数的10倍以上时,可以不考虑竖向振动对水平方向隔震效率的影响。

椭圆滑道RFPS摩擦摆与碟型弹簧组合隔震系统性能分析

根据拉格朗日方程推导出了椭圆滑道辊轴摩擦摆与碟型弹簧组成的三维复合隔震系统动力反应分析计算公式,考虑了竖向振动与水平向振动的耦合作用.分析与计算结果表明:隔震系统在水平向与竖向都具备必要的隔震特性,即隔离能力与复位能力;依靠摩擦作用与结构自身阻尼可以消耗传入结构的能量.当滑道长轴a=1.0m、短轴b=0.5m、滑动摩擦系数为0.01左右时,水平向隔震效率可达75%左右,在竖向也能有效减小受压层间位移与防止出现受拉层间位移,同时具有较好的消能效果与复位能力,这时滑道曲率对体系竖向振动的扰动很小,可不考虑水平向与竖向的耦合作用,各自单独计算.

设置RFPS系统的隔震结构水平震动响应分析

阐述了RFPS隔震系统的滚动摩擦耗能原理,根据动能定理与多体动力学理论,导出了圆弧滑道摩擦隔震系统的强非线性多自由度运动方程,运用Newmark-β方法并采用MAT-LAB编程编制了求解软件。计算了六层框架结构在地震作用下的动力反应方程,分析了辊轴摩擦隔震系统的隔震性能,与未设置隔震支座的结构进行比较并评价其隔震效果。

双向圆弧滑道RFPS辊轴摩擦摆隔震性能研究

根据多体动力学虚位移原理推求了双向圆弧滑道RFPS辊轴式摩擦摆隔震系统动力反应分析计算公式.分析与计算结果表明：RFPS辊轴式摩擦摆具有隔震系统所必需特性;较长的自振周期使其具有必要的隔震能力;依靠重力可以使结构复位.依靠滑块与滑道接触面的滑动摩擦阻力可以消耗传人结构的能量.适当地选取滑道半径与滚动摩擦系数值,隔震效率可达90％左右.当滑道半径为2～3m、滚动摩擦系数为0.05左右时,隔震系统在水平面两个方向都具有较好的消能效果与复位能力;滚动摩擦系数增大引起层间位移增加.

竖向振动对摆线滑道辊轴摩擦摆隔震性能影响

根据多体动力学理论相对动能定理推求了摆线滑道RFPS辊轴式摩擦摆隔震系统动力反应分析计算公式,并考虑了竖向弹性振动的影响。分析与计算结果表明:RFPS辊轴式摩擦摆具有隔震系统所必需特性;较长的自振周期使其具有必要的隔震能力;依靠重力可以使结构复位。依靠滑块与滑道接触面的滑动摩擦阻力可以消耗传入结构的能量。适当地选取摆线旋轮半径与滚动摩擦系数值,隔震效率可达90%左右。在通常实用的滚动摩擦系数范围内,当竖向层间刚度系数为水平层间刚度系数的10倍以上时,可以不考虑竖向振动对水平方向隔震效率的影响。

非线性规划的人工释能及单变量曲径寻优算法

给出了求解一般不等式约束的非线性规划问题的一个常微分方程的解法（即ＯＤＥ方法）．其一维搜索的路径是约束曲面上的一条最短线，其方程是由变分法建立的一组常微分方程的初值问题所确定的．在初始点（或迭代点）位于可行域内部时，采用人工释能法来求得下一个改进的可行点．数值例子表明该算法具有较好的计算效果．而且，在较弱的条件下给出了该算法的收敛性证明．

任意曲面滑道变摩擦系数滚珠支座隔震体系效果分析

通过Lagrange方程得到任意凹曲面滑道变摩擦系数RFPS(Rolling Friction Pendulum System)隔震结构体系的运动方程,并利用MATLAB软件建立求解程序。研究与分析结果表明:结构体系动力反应由于变摩擦系数的RFPS效果而变得复杂。变摩擦系数与较高的摩擦系数方案的减震效果类似,但其减震效果比较低摩擦系数方案中的有明显劣化。当滑块从低摩擦系数区过渡到高摩擦系数区,结构地震动力反应出现明显的"鞭梢效应",加速度增大明显。

圆弧滑道偏心辊轴摩擦摆隔震性能的分析研究

根据动能定理及滚动摩擦耗能原理推求了圆弧滑道偏心辊轴摩擦摆隔震系统动力反应分析计算公式。辊轴放置在具有内凹圆弧曲线形状的上、下盘滑道中间,与滑道之间为非协调接触,形成偏心辊轴式摩擦摆。分析与计算结果表明,这种摩擦摆具有隔震系统所必需特性：较长的自振周期使其具有必要的隔震能力;依靠结构重力可以使其复位;依靠滚动摩擦的作用,可以消耗传入上部结构的地震能量。设置辊轴摩擦隔震系统之后,能大幅减少结构地震动力反应的层间位移。适当地选取圆弧滑道半径或辊轴偏心距与滚动摩擦系数值,隔震效果可达90%左右。当圆弧滑道半径为2~3 m或辊轴偏心距为3 cm,滚动摩擦系数小于0.01时,隔震系统具有较好的消能效果与复位能力。