基于剪切层模型的钢结构酒店减震优化设计研究

某钢结构酒店首层与2层层高较高、刚度较弱,小震及罕遇地震下2层层间位移角存在突变且不满足限值要求。结构设计时从建筑空间需求及结构合理性出发,应用速度型油阻尼器进行了消能减震设计研究。为提升消能减震优化设计研究效率,通过Push-Over分析获得各楼层三折线荷载-位移曲线,在此基础上将整体结构模型简化为剪切层模型,主要指标对比分析结果验证了剪切层模型能够较好模拟整体结构模型。基于动力弹塑性时程分析对剪切层模型开展了不同数量油阻尼器减震效率研究,获得了结构两个方向相对更优的阻尼器数量,并介绍了这些阻尼器在平面中的位置及典型连接构造。同时对设置阻尼器的消能减震结构与常规刚度加强结构动力弹塑性时程进行分析比较,结果表明满足位移限值要求且变形均匀的减震结构构件尺寸较小,减震结构构件罕遇地震下损伤相对较少;通过消能减震结构优化设计技术提升了建筑的使用品质,阻尼器很好地保护了主体结构。

板式无砟轨道智能精调设备减震优化及配套设备

通过板式无砟轨道智能精调设备减震系统研究,研制应用了空压机减震固定装置、传感器大框架固定结构、四驱四转驱动结构等降低板式无砟轨道智能设备震动的工装及设备,推动了行业内首台基于末端反馈的轨道板智能精调设备的研发,将传感器设计测距误差由0.4mm提高到0.2mm,同时,有效降低了由于震动导致的精调传感器反馈误差,最终轨道板精调精度可控制在0.4mm以内,对今后同类型设备的研制具有切实的指导意义。

基于能量分析滑坡–隧道减震优化地震破坏特性试验研究

为探讨地震作用下隧道横穿滑坡区隧道结构的损伤变形特性,通过采用减震层来改善隧道结构的抗震性能,首次开展隧道下穿主滑面减震优化设计振动台对比试验。根据隧道结构加速度动态响应规律,提出一种基于希尔伯特–黄变换(HHT)和边际谱的能量识别方法来讨论隧道结构的地震损伤变形特性,并通过峰值傅里叶谱振幅(PFSA)对该方法的有效性进行验证。研究结果表明:(1)地震希尔伯特谱和边际谱能量的变化可以用来识别隧道结构的整体和局部变形,隧道结构的希尔伯特谱峰值区间的地震波频率为15~17Hz,而边际谱峰值区间的地震波频率为10~30 Hz。(2)减震层在低强度地震作用下减震效果明显,但随地震强度增大,减震层作用效果下降,且减震层对希尔伯特谱峰值空间分布态势影响较大,而对时间和频率的影响较小。(3)隧道结构首先在拱顶区域发生渐进累积损伤破坏,随地震强度增大,损伤部位向拱脚和仰拱区域发展,表现出区域性损伤破坏的空间耦合变形连续效应。(4)高频分量(>30 Hz)的地震希尔伯特能量主要引起隧道结构的局部损伤,低频分量(10~30 Hz)的边际谱能量放大了地表边坡的地震响应。(5)与希尔伯特能谱相比,边际谱代表各本征模态函数中一定的希尔伯特谱,具有丰富的频率分量和较高的识别度,可以清楚地反映隧道结构的能量传递和局部地震损伤特征。研究成果可为地震高烈度区隧道–滑坡的变形破坏模式预测及隧道抗减震技术设计提供理论参考。

钢混组合梁自锚式悬索桥减震分析

大城市的桥梁中,由于钢混组合梁自锚式悬索桥独特的受力特性,它在遭遇地震时可能产生的后果远比其它类型桥梁更为严重。为了研究其主塔处横桥向的合理约束体系,分别在横向自由、横向约束、挡块约束及阻尼器墩约束4种约束体系下进行时程分析,研究钢混组合梁自锚式悬索桥在不同横向约束体系下的地震响应特点,针对横向约束、横向挡块和横向阻尼器减震体系分析不同参数对减震性能的影响并确定最优的减震措施。结果表明:采用横向约束和横向挡块能有效减小横向位移但无法同时减小内力响应;采用横向阻尼器可以有效减小各横向地震响应,阻尼器是最优的减震措施。

减震结构采用Lyapunov方程的阻尼器优化配置方法

基于Lyapunov方程实现了减震结构的阻尼器优化布置,并将该方法应用于具有偏心结构的减震优化设计中。将阻尼器的位置参数和力学参数引入到结构的运动方程中,并在状态空间中利用Lyapunov方程求解减震结构的随机地震响应;然后基于满应力设计方法对结构的附加阻尼进行重新设计,通过反复迭代达到各层位移的满应力分布,实现结构各层位移最大均方值的最小化;最后以6层无偏心的平面框架和3层偏心框架为例,采用上述方法实现了阻尼的最优布置,并与最小传递函数的优化方法进行了对比,验证了本文方法的可行性与有效性。该研究为减震结构阻尼器的优化配置提供了方法,有利于减震结构的工程应用和推广。

某框架-剪力墙结构优化设计与减震控制

为研究某框架-剪力墙结构的截面优化和抗震性能,建立ETABS三维有限元模型,提出对结构进行截面优化并且增设黏滞阻尼器的优化方案。在8度多遇和罕遇地震作用下,分析对比了原结构与优化减震结构的动力响应,分析了黏滞阻尼器的耗能情况,并且计算了黏滞阻尼器的附加阻尼比效应。结果表明:优化减震结构中黏滞阻尼器有效发挥了耗能特性,降低了结构在地震荷载作用下的动力响应;优化减震结构建筑使用面积相对原结构约增大79.9m2,非线性黏滞阻尼器能够给结构提供3.98%的附加阻尼比。

某皮卡前悬架弹簧托盘疲劳分析及优化

为解决某皮卡前弹簧减震器总成台架疲劳试验中弹簧托盘的开裂失效问题,首先用有限元技术建立弹簧减震器托盘模型,模拟得到弹簧减震器在拉升、压缩工作过程中托盘应力,然后运用Miner线性累加损伤方法对托盘进行疲劳分析,实现故障再现。通过增大托盘冲压型面倒圆角,使其通过了台架试验及整车道路耐久试验,表明了此方法的工程有效性。该方法对减震器结构设计具有很好的指导意义。

某型号内燃叉车车架振动分析及优化

叉车是重要的物料搬运机械设备,利用货叉取物,在液压起升作用下,对货物进行升降和拖取,通过启动车胎行走机构搬运货物。由于作业期间车架振动较为严重,对叉车正常作业造成较大影响。为了解决该问题,该文通过构建模型,设计了优化方案。测试结果表明,该优化方案车架振动加权数值为0.69 m/s^2,较未优化前有所改善,并且振动变化幅度下降了53.2%,符合车架优化要求。

Topology optimization of supporting structure for seismic response reduction of an arch

A flexible supporting structure that reduces seismic response of an arch is proposed. Topology and cross-sectional areas of the supporting structure modeled as a truss structure are optimized through two steps of static and dynamic optimization problems. In the first step, a flexible supporting structure that has diagonal displacement at the top under horizontal load is obtained by solving static optimization problems. Then, in the second step, the cross-sectional area of the flexible member is optimized to minimize the seismic response acceleration of the arch evaluated by the complete quadratic combination(CQC) method. Time-history seismic response analysis is carried out to show that the response in the normal direction of the roof successfully decreases due to flexibility of the supporting structure; in addition, installing passive energy dissipation devices into the flexible supporting structure is very effective in reducing the tangential response of the arch.