矿用圆环链液压剪切器的设计

针对煤矿井下复杂环境,研制一种对刮板输送机圆环链进行剪切的圆环链液压剪切器,解决高强度大尺寸圆环链的机械化切断问题,以满足生产现场迫切需要。

一种新型防屈曲-分阶段耗能剪切型阻尼器及其性能分析

为解决传统剪切型金属阻尼器耗能形式单一,剪切腹板易过早发生局部屈曲的问题,设计了一种新型防屈曲-分阶段耗能剪切型阻尼器。该阻尼器主要由剪切腹板和防屈曲耗能件组成,防屈曲耗能件分布于剪切腹板两侧,上下两端与固定架相连。为考察其耗能和防屈曲能力,本文以传统的剪切型阻尼器试验模型为参考,利用ABAQUS有限元分析平台建立了14组阻尼器数值模型,分析了防屈曲耗能件的截面形状、使用材料的类型及与固定架间的连接方式等对阻尼器性能的影响,并采用刚度退化系数和等效黏滞阻尼比为评价参数衡量新型阻尼器的抗震性能。结果表明,设置了防屈曲耗能件的新型阻尼器其剪切腹板的最大面外位移与传统阻尼器的比值低于1/4,防屈曲耗能件与剪切腹板的最大屈服位移比超过3∶1,可以有效防止剪切腹板过早发生屈曲,具备多阶段耗能的能力。相比于传统无防屈曲耗能件剪切型阻尼器,此类阻尼器耗能能力强、滞回性能稳定、具备较好的抗震性能,可以满足实际工程结构的抗震设计要求。

轴向力对剪切钢板阻尼器抗震性能影响的数值模拟

采用数值模拟的方式,对轴向力作用的剪切钢板阻尼器的抗震性能进行研究,设定5组不同的剪切钢板阻尼器,以探究高宽比和高厚比对阻尼器的影响,同时提出两种轴向自由的新型剪切钢板阻尼器。结果表明:轴向力对阻尼器抗震性能产生不利影响,使腹板更容易发生局部屈曲且屈曲程度更大,有必要做防屈曲措施;当高宽比、高厚比增大时,屈服荷载、极限荷载、初始刚度及屈服后刚度显著降低;当腹板高度保持不变时,增大腹板宽度或厚度,可有效改善阻尼器的抗震性能。

双向剪切阻尼器设计及力学性能研究

现有钢板剪切阻尼器使用普通钢板或低屈服点钢材,利用板材平面内的抗剪性能实现所需的刚度、屈服承载力、延性耗能等。其构造和工作机理决定了剪切方向唯一性。现研究一种新型双向剪切阻尼器,采用的弯剪钢筋或钢棒的截面为圆形,在受剪时几乎不存在方向性差异,在双向地震作用下,结构和构件发生受扭等情况下均可正常发挥金属的耗能作用。通过试验和有限元分析探究双向剪切阻尼器工作机理、力学性能及耗能能力,结果表明相比于钢板剪切阻尼器,可实现双向剪切耗能,能够适用于受力条件更为复杂的工程。

大行程墙式铅剪切阻尼器试验研究和工程计算

目前,我国对建筑结构耗能设备的行程提出了更高的需求,大行程的减震耗能设备亟需研发。提出了一种适用于建筑结构的墙式铅剪切阻尼器并进行了试验,在此基础上,通过对实际结构进行有限元分析得到墙式大行程铅剪切阻尼器的实际减震效果。结果表明该种阻尼器具有较好的消能减震能力,能够在多遇及罕遇地震中多遇地震作用下提升建筑结构的耗能能力。

折弯翼缘剪切型钢板阻尼器力学特性研究分析

针对目前剪切型钢板阻尼器翼缘根部焊缝处容易断裂问题,本文试验模型采用一种折弯结构形式的翼缘,并提出一套适用于折弯翼缘剪切钢板阻尼器的基本性能参数(弹性刚度、屈服荷载、屈服位移)理论计算式;然后通过Abaqus有限元建模,模拟阻尼器单调加载和滞回受力性能,模拟结果显示腹板应力分布均匀,全截面基本屈服,阻尼器整体稳性良好;最后对设计的阻尼器进行足尺试验,包括阻尼器的基本力学和疲劳性能,基本力学试验中滞回曲线面积饱满,且与模拟滞回曲线吻合度高,试验结果表明阻尼器屈服承载力、屈服位移和弹性刚度的计算值、有限元分析值和试验结果基本吻合,最大误差为5.83%;低周疲劳试验结果表明折弯结构有效解决了翼缘端部的断裂失效问题,提高了阻尼器的抗疲劳性能,且疲劳曲线平滑饱满,重合度高,表明其疲劳稳定性好,耗能能力强。

大行程铅剪切阻尼器的性能及影响因素研究

目前,我国建筑朝着大型化、特殊化发展,对耗能设备的行程提出了更高的要求,传统耗能设备难以满足工程需求。文章在总结分析近年来国内外关于各类大行程阻尼器的基础上,提出了新型的墙式铅剪切阻尼器,并采用大型非线性分析软件ABAQUS对该种阻尼器进行了数值模拟,耗能器大变形模拟的难题得以解决,并得到了不同参数对该种大行程阻尼器耗能性能的影响,提出了阻尼器铅槽的长宽比、长厚比的合理设计限值。

斜拉索剪切一体化内置阻尼器研发及应用

为提高大跨度斜拉桥斜拉索在风、风雨荷载作用下抗振能力,以高阻尼橡胶为阻尼元件,研发了一种以延长索导管为支撑结构,利用高阻尼橡胶剪切变形耗能的剪切一体化内置阻尼器。对剪切一体化内置阻尼器进行性能分析、参数优化,并依托洪奇门特大桥进行阻尼器减振效果实桥试验。结果表明:剪切一体化内置阻尼器高阻尼橡胶在剪切变形时具有较高且稳定的损耗因子,剪切变形的耗能能力是压缩耗能的3倍以上;除受垂度影响较大的1阶模态外,剪切一体化内置阻尼器在最优剪切面积下对各阶振动模态阻尼减振效果基本一致;剪切一体化内置阻尼器支撑结构的刚度保证率均大于80%,可有效发挥阻尼器的设计减振效果;剪切一体化内置阻尼器附加对数衰减率均大于3%,实测振动加速度的减振率达99.6%,可满足大跨度斜拉桥斜拉索减振的阻尼需求。剪切一体化内置阻尼器具有与斜拉索呈一体化构造,减振能力各向同性,景观效果影响小,减振效果优良等特点。

矿用圆环链液压安全剪切器的研制

针对煤矿经常需要剪断刮板输送机刮板链,更换调节链的情况,研制一种矿用圆环链液压安全剪切器,解决井下高强度圆环链的机械化切断问题。该剪切器不仅体积小、重量轻,而且价格便宜,操作方便,保证了煤矿井下生产的需要。

剪切板阻尼器的滞回性能参数研究

对具有等间距加劲肋的剪切板阻尼器进行参数分析,考察包括腹板柔细比参数Rw、翼缘对腹板的板厚比tf/tw、加劲肋刚度比γs/γs*和形状系数α等力学性能参数对剪切板阻尼器滞回性能和延性的影响,并提出合理的参数取值范围。为了更真实地反映剪切板的非线性大变形行为,以通用有限元程序ABAQUS为模拟平台,考虑初始变形和残余应力两种初始缺陷,采用修正双屈服面模型描述反复荷载下的材料本构关系。静力反复加载的数值试验结果表明,在所建议的参数取值范围内,这类剪切板阻尼器具有良好的滞回性能和稳定的耗能特性,可作为有效的消能减震装置用于建筑和桥梁等工程结构中。

新型剪切阀式磁流变阻尼器设计程序及试验

目前针对磁流变液制成的磁流变(MR)阻尼器的研究已取得了很多成果,但在实际设计过程中仍缺乏参数可调便捷有效的设计程序。文章利用简化的设计方法,基于MATLAB中的人机交互图形化用户界面设计功能,编写便捷的剪切阀式MR阻尼器参数快速设计程序面板,利用ANSYS的电磁场分析模块对阻尼器进行了磁路有限元分析,预估了阻尼器的阻尼力和可调范围,并制作实体阻尼器对数值模拟进行验证。结果表明:采用所提程序设计的MR阻尼器能够满足磁路优化原则,制作对应的MR阻尼器性能测试表明磁感应强度的实测值与有限元分析结果基本一致,进一步证明了所提方法的有效性。

板式剪切型铅阻尼器的试验研究及有限元分析

提出一种新型的剪切型铅阻尼器,该装置中铅块直接嵌于滑动钢板与固定钢板的凹槽之间,构造简单。基于性能试验和有限元分析对该装置的滞回性能及关键参数进行了研究,研究结果表明:该阻尼器的滞回性能可以采用双线性模型加以模拟;阻尼器屈服阻尼力由铅块的剪切面积决定;加载曲线中弹性阶段与完全塑性阶段之间的过渡弧段的曲率半径与剪切铅块的长厚比成反比。

斜拉桥拉索粘性剪切型阻尼器的试验研究

介绍一种新型的斜拉桥拉索用粘性剪切型阻尼器 ,并给出了该阻尼器的设计原理和方法。采用动力试验方法对其减振性能及减振规律进行了室内及实桥试验研究 ,并对试验结果进行了分析。研究表明 ,这种阻尼器减振性能优良 ,完全可用于实桥拉索的振动控制。

改进型大行程板式铅剪切阻尼器力学模型及减震控制研究

传统铅剪切阻尼器的大变形能力不足,且通常易出现耗能效率偏低及稳定性较差等问题。在普通大行程板式铅剪切阻尼器(LSD-LS)的基础上,提出改进型大行程板式铅剪切阻尼器(ILSD-LS)的构造和设计方法。利用铅的理想刚塑性本构关系,建立了改进型大行程板式铅剪切阻尼器力学模型。通过模拟仿真和性能试验结果进一步验证ILSDLS比LSD-LS具有更优越的出力、耗能能力和稳定性,且提出的阻尼力计算方法合理准确。考虑普通地震动和长周期地震动特性,对安有ILSD-LS的高层结构进行弹塑性时程分析。结果表明采用ILSD-LS的高层建筑结构减震率较高,且长周期地震动作用下的ILSD-LS减震效果更佳。

一种剪切型铅阻尼器及其在某火电厂房中的应用

首先介绍了一种新型剪切型铅阻尼器,该剪切型铅阻尼器构造简单、制作成本低,性能试验表明,该阻尼器能够提供与常规剪切型铅阻尼器相近的滞回曲线。然后介绍了该剪切型铅阻尼器在某火电厂房减震控制中的应用,在小震作用下,阻尼器能够为结构提供2%附加阻尼比,非线性时程分析对此进行了验证,在大震作用下,通过Pushover分析表明,安装阻尼器后的结构具有很好的抗震性能,在震后可继续使用。

铅剪切阻尼器的阻尼力模型与设计

基于理想弹塑性本构关系,推导了铅剪切阻尼器的两个阻尼力模型。根据能量原理,考虑剪切变形均匀性假设,横截面各点剪应力同时屈服,得到了均匀变形阻尼力模型(均匀模型)。依据剪应力分布规律和变形连续性条件,引进一个剪应变分布函数,用来描述剪切屈服后剪应变随屈服区扩展的变化规律,通过横截面剪力平衡方程,确定了非均匀变形阻尼力模型(非均匀模型)。两个理论模型的滞回曲线与Robinson SeismicLtd公司的实验曲线进行比较。结果表明,小位移时非均匀模型能精确模拟实验曲线,而均匀模型的计算结果明显大于实验数据;大位移时二者均与实验曲线吻合较好。证明了非均匀模型的极限阻尼力是均匀模型的最大阻尼力(屈服剪力)。以极限阻尼力和屈服位移为参数,给出了阻尼器的设计方法。

新型转动式铅剪切阻尼器的试验研究与有限元分析

提出了一种具有大变形能力的新型转动式铅剪切阻尼器,阐述了其基本构造和耗能原理。通过低周往复荷载试验,研究了不同位移行程工况下该阻尼器的滞回耗能性能;利用有限元软件ABAQUS建立了该阻尼器的实体模型,模拟了低周往复荷载作用下该阻尼器的滞回特性,分析了铅块长度、高度和厚度等参数对其耗能性能的影响。性能试验及有限元分析结果表明:新型转动式铅剪切阻尼器滞回曲线基本呈矩形,且阻尼力稳定;阻尼器的阻尼力随剪切铅块长度和宽度的增加而增大;铅块厚度对阻尼器屈服力的影响较小,但在铅块长厚比不大于5的范围内,厚度越大,阻尼器进入屈服阶段时的位移越小。

一种橡胶剪切阻尼器动静态力学特性实验研究

对大桥吊杆用橡胶剪切型阻尼器的静动态特性进行9组实验检测研究。研究结果表明,该类橡胶阻尼器的静态试验特性受橡胶与钢板连接方式影响,其主要原因是受橡胶黏弹性呈现出的非线性力学特性所致。因此,橡胶的厚度对拉伸或压缩位移量的响应也呈非线性关系,这种影响程度在10%左右;而动态特性试验表明,阻尼器刚度K′随橡胶长度增长而增大,3种加载频率f(0.5Hz、1Hz、2Hz)对其动态特性影响不大,但随位移加载振幅值(±3mm、±10mm)增大而刚度有所降低;橡胶长度对损耗因子η影响不大。所测刚度、剪切弹性模量、损耗因子及等效黏性系数Ceq均满足工程技术标准。

可更换剪切钢板阻尼器偏心支撑框架分析

针对偏心支撑框架体系耗能梁段震后修复难度大、经济性差的问题,提出了采用剪切钢板阻尼器作为可更换耗能梁段的偏心支撑结构体系。采用ABAQUS有限元软件对国外已完成的可更换耗能梁段偏心支撑试验进行结构分析,验证了有限元建模的正确性,分别对不同腹板宽厚比、腹板钢材屈服强度、腹板加劲肋设置情况下的剪切钢板阻尼器K型、D型偏心支撑钢框架进行结构分析,研究了耗能梁段的变形机制、滞回耗能能力以及局部失稳、局部破坏形态。分析结果表明:剪切钢板阻尼器作为耗能梁段是可行的,阻尼器首先发生屈服,起到了主要耗能作用,在实际工程应用中建议剪切钢板阻尼器腹板宽厚比宜小于30,腹板钢材宜采用软钢及低屈服点钢,采用加劲肋来保证阻尼器不发生平面外屈曲。

剪切增稠液及阻尼器性能研究

以聚苯乙烯-丙烯酸乙酯纳米粒子为分散介质,制备剪切增稠液(Shear Thickening Fluid,STF),研究以STF为工作介质的双出杆式阻尼器动态性能,利用流变仪测量STF流变特性。实验结果显示,STF粘度特性曲线呈现明显非线性:低剪切速率时轻微剪切变稀(shear thinning);达临界剪切速率后剪切增稠(shear thickening)。利用MTS对阻尼器进行不同频率、不同振幅加载条件下的动态测试,结果表明,阻尼器工作在STF剪切增稠区间时,STF粘度急剧增加,储能模量、耗能模量迅速增大,阻尼器输出力跃升,表现出巨大的吸收及耗能能力。采用以有效刚度、有效粘滞阻尼建立线性模型,定性评价STF阻尼器的弹性特性、阻尼特性。