变截面软钢剪切阻尼器试验研究

普通软钢剪切屈服阻尼器的低周疲劳破坏常发生在加劲肋焊缝热影响区。为了提高软钢剪切阻尼器的低周疲劳性能,相关研究提出了耗能区域无焊缝的变截面软钢剪切阻尼器,并对其进行了形状优化。该文根据该优化结果,设计了5个变截面软钢剪切阻尼器试件并进行了拟静力试验研究。试验中考察了不同宽度和高度的阻尼器在往复荷载下的力学性能。试验结果显示,试件出现了不同程度的面外屈曲,屈曲程度与耗能板高度和宽度相关。在ABAQUS中建立了该阻尼器的有限元模型,并利用该有限元模型对试验结果进行了补充。根据试验与有限元计算结果,提出了该软钢剪切阻尼器屈服位移,屈服承载力以及面外变形的计算公式。

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。

磁流变纤维骨架阻尼增强型阻尼器研究

为了增强磁流变脂的剪切性能,提高阻尼器的阻尼力输出,研究棉纤维对磁流变脂剪切增强效果。制备了不同棉纤维质量分数的磁流变脂试样,在流变仪上对其进行测试。结果表明,复合纤维磁流变脂的最大剪切应力随着纤维质量分数的增加而增加。基于复合材料设计制造了一款剪切式磁流变阻尼器,该阻尼器具有磁流变材料用量少、密封要求低等优点。磁流变阻尼器的阻尼特性实验表明,在1.6 A电流下,棉纤维质量分数为1.5%的磁流变脂的最大阻尼力可达99.5 N,与无棉纤维添加的磁流变脂相比,提升了23.8%,这表明使用复合纤维磁流变脂的阻尼器具有更好地阻尼力输出。

环形剪切软钢阻尼器在受控结构中的位置优化

为了探究环形剪切软钢阻尼器在受控结构中的位置优化,提出了结构阻尼器减震率灵敏度的概念,在MATLAB中以3种地震波作用下的混凝土框架结构为研究对象,计算结构在水平地震加速度激励下的位移时程响应,得出了每层结构对阻尼器的减震率灵敏度,以层间位移角不超限为优化目标,通过撤去减震率贡献较低楼层的阻尼器实现对阻尼器的位置优化,同时在相同条件下使用逐层布置法对受控结构进行环形剪切软钢阻尼器的位置优化。结果表明,文中优化效果与逐层布置法一致,证明了此方法的可行性,优化后结构各项位移均有明显的降低,其中最大层间位移角降低了72%,El-Centro波下的结构顶层52号节点位移降低了70.81%,Taft波下的优化布置方法明显优于逐层布置法。

基于ABAQUS/FE-SAFE的剪切型软钢阻尼器疲劳分析

为研究剪切型软钢阻尼器的疲劳性能,基于非线性分析软件ABAQUS对剪切型软钢阻尼器进行建模并对其进行拟静力循环加载分析,根据得到的应力分布云图和等效塑性应变云图确定其危险位置;分析了在实际工程应用条件下阻尼器产生薄膜效应的原因,及其对耗能性能及疲劳性能的影响。在拟静力分析结果的基础上,运用FE-SAFE软件对剪切型软钢阻尼器进行超低周疲劳寿命分析,得到阻尼器的危险部位以及对数寿命云图,分析结果可为后续相关阻尼器构造设计和优化提供参考。

剪切阀式磁流变阻尼器的简化设计方法

剪切阀式磁流变(MR)阻尼器传统设计方法将阻尼器的结构设计与磁路设计相互独立,导致阻尼器的设计过程繁琐,且不考虑磁路优化,易引发活塞磁芯饱和现象.针对上述问题,建立了一种简化设计方法.提出了阻尼器磁路设计中磁路优化的2条原则,与阻尼器结构设计的基本参数方程相结合,确定阻尼器结构的基本参数,即将磁路设计与结构设计合为一体,从而简化了阻尼器的设计过程.并对设计的剪切阀式MR阻尼器进行了数值模拟,预估了阻尼器的最大出力和阻尼力可调范围.结果表明,该阻尼器结构合理,既能保证阻尼通道处磁流变液达到饱和,又能有效防止磁芯饱和现象的发生,且最大出力与阻尼力可调范围满足设计要求.此简化设计方法简便、有效、可靠,可作为剪切阀式MR阻尼器工程设计的一种实用方法.

剪切式磁流变弹性体阻尼器力学性能研究

与磁流变液相比,磁流变弹性体表现出较好的稳定性。研制了几种用还原铁粉制备的磁流变弹性体,应用在剪切式磁流变弹性体阻尼器上,测试在外部磁场作用下弹性体的剪切模量。通过剪切模量与外加磁场的变化关系,分析磁流变弹性体的力学性能随磁场变化的规律,并把这种剪切式磁流变弹性体阻尼器应用于转子振动控制系统试验研究剪切模量的变化对转子系统振动特性的影响。

环形剪切开孔软钢阻尼器的设计及力学分析

为了改善矩形剪切钢板阻尼器在剪力作用下塑性分布不均且容易出现四周应力集中现象,提出了一种环形剪切开孔软钢阻尼器。利用ANSYS软件建立了该阻尼器的数值模型,并对其进行了力学分析。分析过程中分别考虑了钢板厚度、开孔数量和孔径大小等参数。研究结果表明:环形剪切开孔软钢阻尼器屈服位移较小,滞回曲线饱满且稳定,耗能能力强。阻尼器的初始刚度、最大恢复力及等效粘滞阻尼系数随着钢板厚度的增加而增大。开孔率不超过18%时,其初始刚度、最大恢复力及等效粘滞阻尼系数随着开孔数量和孔径大小的增加变化不大,说明阻尼器设计较为合理。最后,通过分析给出了该阻尼器的恢复力模型,并利用数值分析结果进行验证,显示其吻合度较高,能准确地描述该阻尼器的力学特性。

环形剪切开孔软钢阻尼器参数优化设计

为了提高环形剪切开孔软钢阻尼器耗能能力,对阻尼器的相关参数进行了优化设计。其中,阻尼器的钢板厚度和开孔率为设计变量,耗能性能为优化目标,同时阻尼器总用料为约束条件。首先基于Kriging代理模型,通过拉丁超立方抽样设计和有限元分析,建立阻尼器耗能性能与其参数之间的函数关系;然后应用遗传算法,对阻尼器的几何参数进行全局寻优,从而得到阻尼器最优参数组合。结果显示:所建立Kriging模型的预测响应值与数值分析得到的响应值之间的相关性r^(2)≥0.95,可见该模型具有较高的精度;经参数优化后的阻尼器,其耗能性能提高了6.2%,同时总用料降低了5.4%。利用此优化设计方法,不仅提高了该阻尼器的性能,同时降低了阻尼器的制作成本,实现了安全性与经济性的双重优化。

软钢阻尼器剪切刚度理论计算与数值模拟

提出一种考虑剪切变形的深梁模型和开孔板软钢阻尼器的截面简化方式,在此基础上推导出弹性剪切刚度的理论计算公式;考虑不同开孔率及钢板厚度,采用ABAQUS通用有限元软件对开圆孔、椭圆孔、弧形边3种开孔形式的23组软钢阻尼器试件进行数值模拟,并与理论计算结果对比;探讨了平面内双向开孔率、钢板厚度对软钢阻尼器弹塑性阶段剪切刚度退化的影响。结果表明:理论推导结果与数值模拟结果吻合良好,其中15组试件计算相对误差在10%以内,最大相对误差为23%,平均相对误差为7.5%,说明提出的计算模型与简化方法比较合理;在开孔板软钢阻尼器受剪切作用的弹塑性阶段,通过数值模拟发现,随着垂直于受力方向开孔率的增大,构件的剪切刚度退化速度呈下降趋势,即受力过程中瞬时刚度与初始刚度的比值整体上与垂直于受力方向的开孔率呈正相关;随着平行于受力方向开孔率的增大,试件剪切刚度的退化速度呈先下降后上升趋势;钢板厚度对剪切刚度退化速度的扰动较小,厚度越大,构件剪切刚度退化速度略有降低。

RC框架结构采用软钢剪切板阻尼器的计算分析及阻尼力对框架梁性能的影响研究

以一个典型的6层框架结构为算例,对纯框架结构和安装有墙式支撑软钢剪切板阻尼器的消能框架结构进行了Pushover分析。通过Pushover分析结果的对比,在研究采用墙式支撑软钢剪切板阻尼器对框架结构抗震性能的影响的基础上,重点探讨了阻尼力对框架梁受力性能的影响。研究发现,采用墙式支撑软钢剪切板阻尼器可以有效地提高框架结构的抗震能力,但是通过墙式支撑传递的阻尼力对框架梁靠近连接部位的抗弯性能和抗剪性能会产生不利影响。

剪切型软钢阻尼器的累积塑性损伤研究

剪切型软钢阻尼器是一种有效的减震耗能装置,耗能板具有弹塑性变形能力强,滞回曲线稳定饱满,成本较低等优点。软钢阻尼器发生疲劳损伤时,易产生塑性变形的累积损伤,在等幅与变幅荷载作用下,阻尼器的疲劳寿命与剪切应变幅值满足经典Manson-Coffin公式。本文通过分析滞回曲线中塑性变形累积过程,计算疲劳破坏时的累积塑性变形量。基于Minner损伤累加准则,运用了一种基于累积塑性变形的剪切型软钢阻尼器疲劳寿命评估方法,将CPD累积率的试验结果与疲劳损伤值对比验证,得到误差可控制在15%以内,CPD累积率能够预测损伤程度的结论。

一种翼缘弯折式剪切型软钢阻尼器试验研究与数值模拟

为改善普通剪切型软钢阻尼器在翼缘与连接板焊缝处应力集中问题,提出了一种翼缘弯折式剪切型软钢阻尼器。通过低周反复试验和ABAQUS有限元模拟,对阻尼器的基本力学性能和疲劳性能进行研究。数值模拟分析和试验结果大致贴合,改良后的阻尼器性能稳定,耗能效果明显,能进行较大位移的剪切变形,具有一定抗疲劳能力。该阻尼器构造简单易于制造,可为相关研究提供参考。

变截面屈服L形金属阻尼器力学性能试验研究

针对常规金属阻尼器设计位移较小、抗疲劳性能差和制作安装复杂等不足,基于变截面塑性屈服设计思想提出一种L形金属阻尼器。在初步给出其工作机理及构造形式的基础上,设计并制作3组不同设计参数的L形钢阻尼器试件,通过拟静力试验研究其滞回规律、耗能能力和抗疲劳特性,分析了各项工作性能指标对设计参数的敏感性。试验结果表明:L形钢阻尼器能够实现变截面屈服及大位移变形,其滞回曲线呈饱满纺锤形,恢复力退化小,黏滞阻尼系数可稳定在0.5附近,具有良好的耗能能力和抗疲劳性能;该阻尼器初始刚度大,可满足结构不同抗震位移设计需求;影响该阻尼器滞回特性及抗疲劳性能的主要参数为L形耗能钢板高度和厚度。本文工作对结构抗震加固和减震设计提供了一种新的选择。

变厚钢剪切板阻尼器及其性能研究

当宽高比和宽厚比在一定范围时,传统的(等厚)钢剪切板阻尼器(SPD)应力状态可视为纯剪切状态;而且,由于应力集中,SPD中板的四角点先屈服,再向对角方向发展(即呈X型对角线发展)。为改进SPD的减震行为,提出了一种新型的变厚钢剪切板阻尼器(VTSPD)。VTSPD的中间截面厚度最小,往上、下两边方向厚度呈二次抛物线变化。基于有限元数值分析,发现VTSPD的广义屈服剪力更接近于纯剪切板的理论值,截面塑性发展更优越,且具有更强的变形能力。进一步,对VTSPD的最大与最小厚度比T/t(称为截面变异系数)和宽厚比b/t取值进行了研究。通过位移加载下VTSPD的数值分析,发现当宽厚比在20<b/t<50和截面变异系数T/t≥1.8时,VTSPD具有最优的力学性能。

新型剪切挤压内置阀式磁流变阻尼器力学模型及电磁场仿真

针对磁流变阻尼器在实际使用中由于尺寸限制而无法输出足够阻尼力的问题,设计一种综合多种工作模式的新型磁流变阻尼器。首先进行阻尼器的结构设计,对阻尼器的工作模式进行介绍,并对所选用的磁流变液剪切屈服强度与磁感应强度曲线进行拟合。然后,利用Ansys Maxwell电磁仿真软件在不同工作模式下分别通入不同电流,来获得磁力线分布图以及磁感应强度分布图,来验证结构设计的合理性。最后,推导出基于剪切阀式工作模式下以及剪切挤压模式下的力学模型,并进行动力学仿真计算出阻尼器在不同模式下输出阻尼力大小。仿真结果表明:该磁流变阻尼器能达到设计的目的,随着电流的增加,液流通道内磁感应强度平均值可达到磁流变液最大屈服强度所对应的磁感应强度,可以很好的保证阻尼器的出力,设计的磁流变阻尼器结构设计合理,出力性能较好,可以在尺寸受限制但需要较大出力的场景上有着很好的应用。同时,该结构的工作模式较多可为此结构类型的磁流变阻尼器力学模型的建立提供参考。

剪切型软钢阻尼器焊接热影响研究

剪切型软钢阻尼器是由连接板、翼缘板、横向加劲肋和耗能板等4个构件组成,通过焊接技术组合起来的一种减震装置,在减震技术领域被广泛应用的低屈服点软钢阻尼器,各构件连接的技术和机理对阻尼器的工作性能有着直接的影响。运用数值模拟与盲孔法实验测量相结合的方式,以焊接电流为变量,进行焊接剪切型阻尼器的焊接残余应力分布规律的研究。结果表明:数值模拟结果和实际实验结果有较高的吻合度;在满足焊接要求的条件下采用较小焊接电流能有效降低焊接残余应力的分布;残余应力受纵向残余应力影响更大。

JY-SS-Ⅰ型金属软钢阻尼器试验研究

近年来全球范围内特大地震频发,中国抗震规范也随之进行了修正,其中加强了性能化设计要求,而消能减震控制理论即是这个问题的核心内容之一。在一些地震频发国家鉴于金属软钢阻尼器因性能优越、耗能能力强、施工方便快捷等因素将其作为了主要消能减震手段。但国外产品价格昂贵,国内一般工程难以承受。为此,中国建筑科学研究院在已有经验基础上结合中国国情开发出了JY-SS型金属剪切型金属软钢阻尼器,经过大量试验研究及理论分析表明成型产品性能稳定,性价比高,并已经应用于实际工程。

冲击载荷下磁流变阻尼器动态特性试验分析

应用于火炮反后坐装置中的磁流变阻尼器工作在高冲击、高速环境下,因此对所设计长行程磁流变阻尼器进行了冲击试验,测试其在冲击载荷下的动态特性及性能指标。通过采用非线性最小二乘法对试验数据拟合,基于Herschel-Burkley磁流变液非线性本构特性的平行平板恒流模型,提出了冲击载荷下磁流变阻尼器的动态特性模型。并利用该数学模型对磁流变阻尼器在反后坐装置应用中的可控性进行了深入讨论。理论分析表明:在火炮反后坐装置应用中,利用磁流变阻尼器阻尼力可调特性,可以实现理想的后坐动态特性。

磁流变液及其阻尼器的制备与性能研究

研究了一种新型MR液和MR阻尼器;用振动样品磁强计测试了MPS-MRF-25羰基铁粉的磁性能;用磁流变仪测试了MR液的表观粘度和磁致剪切应力;用静置沉降法分析了MR液的抗沉降稳定性;用电液伺服材料性能试验机测试了MR阻尼器的性能。结果表明MPS-MRF-25羰基铁粉具有优良的磁性能;以其制备的MR液具有较好的抗沉降稳定性和温度稳定性;MR阻尼器在2A电流下可以达到15kN的阻尼力。