随机激励下带滞变阻尼的调谐质量阻尼器减振性能研究

近年来,阻尼力与位移呈线性关系的新型调谐质量阻尼器(Tuned mass damper, TMD)相继出现,其参数分析优化原理大部分属于动力数值分析缺乏理论参数优化指导。该文对白噪声作用下具有上述特性的TMD,即滞变阻尼调谐质量阻尼器(Hysteretic damping tuned mass damper, HD-TMD)进行减振优化研究。总结了HD-TMD的力学机理并推导出相应的结构-HD-TMD系统运动方程;提出适用于HD-TMD的H_(2)优化和性能平衡设计,并通过数值拟合技术得到了最优参数公式和基于容忍度的性能平衡设计流程;以真实可用的变摩擦摆式调谐质量阻尼器(VFP-TMD)为HD-TMD的实际算例,检验所提出的优化方法对风振激励的减振性能影响。结果表明:H_(2)优化和性能平衡设计下的HD-TMD可以提供略优于传统黏滞阻尼TMD的控制效果。H_(2)优化的最优参数能使HD-TMD发挥最大的潜能从而实现最好的减振率,但面临VFP-TMD行程过大导致的摆动非线性问题。性能平衡设计下的最优参数可以控制VFP-TMD行程在线性范围内,同时发挥出良好且稳定的减振控制效果实现双赢。与最优参数公式结果相比,性能平衡设计的峰值减振率和均方差峰值减振率仅损失3.19%和0.74%。

滞变阻尼对周期轨道结构垂向振动带隙特性影响

为探究滞变阻尼对周期轨道结构带隙的影响,以我国有砟轨道为例,基于能量泛函变分原理分析其带隙特征。通过将滞变阻尼效应引入钢轨、扣件和道床中,研究了周期性有砟轨道的频散特性随阻尼的变化情况。进一步地,研究了阻尼作用下轨道结构的振动传输特性。结果表明:无阻尼轨道结构的带隙范围与振动响应的衰减范围一致;钢轨阻尼很小且对轨道结构带隙几乎没有影响,在计算和预测振动时可以忽略;扣件的阻尼会略微增加轨道结构带隙,对带隙整体影响不大,但对于振动响应,扣件阻尼的耗散作用会增加150~500 Hz内振动衰减范围;道床阻尼增大会增加第一阶带隙范围,但会减小第二阶带隙范围,在振动响应中,增大道床阻尼能够使260 Hz内的钢轨振动均发生衰减。

基于扩展卡尔曼滤波的非线性带滑移滞变系统的实时估计

利用扩展卡尔曼滤波方法对Baber与Noori提出的带滑移滞变模型进行了参数的实时估计。考虑到该方法在收敛性上对参数初始值的选取的依赖性较强 ,提出了一种用于确定各参数初始估计值的方法。

钢筋混凝土核心筒的剪切滞变模型

通过对比评价现有可用于剪力墙的剪切滞变模型,并结合现有国内外钢筋混凝土核心筒体试验结果,选取了带捏缩的修正Takeda模型作为核心筒的剪切滞变模型,并给出了模型的细部滞变规则。

剪力墙的剪切滞变模型

详细评述了有关剪力墙的剪切滞变模型，提出了一个简化的剪切滞变模型，并推荐了两种剪切滞变模型用于描述多竖线单元剪力墙模型中的水平弹簧．

多级变刚度滞变耗能的设计思想和可行性实验研究

本文提出一种多级变刚度滞变耗能器，讨论了其设计的基本思想，并进行了初步的试验研究。结果表明，不管是增刚度型还是减刚度型多级变刚度耗能器均具有很好的滞变耗能能力，可以应用于被动自适应 （或称为智能）控制。

安装粘弹性阻尼器的滞变结构抗震可靠度分析

以Ｂｏｕｅ－Ｗｅｎ滞变恢复力模型模拟剪切型滞变结构的非线性特性，采用等价线性化建立了安装粘弹性阻尼器的滞变结构体系在地震作用下的随机响应计算方法，并在此基础上分别以结构的层间最大变形和阻尼器阻尼材料的最大剪切变形为结构和阻尼器的极限状态随机变量，探讨了剪切型滞变结构在安装粘弹性阻尼器后的抗震可靠度和阻尼器可靠度的计算方法。

变刚度滞变耗能与隔震联合控制框架结构实验研究

对原有变刚度滞变-摩擦隔震支座进行了改进,提出一种多级变刚度滞变耗能器,并进行了初步的试验研究。在此基础上,对一纯框架结构(1:5)模型进行了耗能与隔震的联合控制试验研究,试验结果表明,采用这种联合控制技术能降低不同大小地震下的结构反应,具有很强的适应性。

基于虚拟激励的滞变支撑耦合结构的随机地震响应分析

相邻结构间的滞变支撑连接能有效缓解结构的地震响应。国际上广泛采用基于求解Lyapunov微分方程的随机振动法解决该类问题。Lyapunov法的地震输入局限于散粒噪声,限制了该方法的工程运用。本文假设结构始终保持线弹性,用Bouc-Wen模型模拟非线性滞变恢复力,通过扩阶、降阶矩阵的使用,结合随机等效线性化法,导出滞变支撑连接耦合结构的虚拟激励方程,建立了虚拟激励与响应的关系,形成结构平稳随机地震响应的闭合求解表达式;并基于此方法求解两剪切结构的随机地震响应。数据表明:本文方法与Lyapunov法的计算结果有很好的一致性。随后,采用本文方法分析了滞变支撑在缓解结构地震响应中的作用;基于不同的控制策略,开展了最优初始屈服力的参数研究。

基于神经网络的滞变结构在线识别

提出了一种适用于滞变结构的神经网络在线识别方法。通过对非线性滞变模型的适当变换 ,采用 Adaline模型和 L MS学习机制来实现对该模型的在线识别。数值模拟结果表明了该方法的有效性和实用性。

非线性滞变体系的随机地震反应及动力可靠性分析

将地震地面运动模拟为平稳过滤有色噪声，利用统计线性化和复模态分析理论将ＢｏｕｃＷｅｎＢａｂｅｒＮｏｏｒｉ（ＢＷＢＮ）拢缩滞回恢复力模型推广应用于多自由度滞变体系，求得了多自由度非线性滞变体系的随机地震反应；并运用结构延性和耗能的双重破坏准则进行了非线性滞变体系的动力可靠性分析．

梯队式变刚度滞变-摩擦隔震体系的抗震设计方法

首先,在简述已有隔震体系抗震设计方法的基础上,分析了滞变-摩擦隔震体系各种因素对基底剪力的影响;然后,通过大量仿真分析,采用多项式回归的方法提出了与规范衔接的水平地震作用的计算公式;最后,提出了梯队式变刚度滞变-摩擦隔震体系的抗震设计方法,并通过工程实例验证了方法的有效性。

基于虚拟激励的滞变支撑连接耦合结构的非一致平稳随机地震响应分析

为了得到滞变支撑连接耦合结构的非一致随机地震响应,以虚拟激励法为基础,导出系统基于多点多分量随机地震的虚拟激励与响应分析式。该方法的未知量为绝对位移,可适用于包括非一致地震在内的所有地震激励形式。数值研究表明,本文方法与基于动态相对位移的虚拟激励法和蒙特卡罗法的结果具有很好的一致性。在此基础上,开展了滞变支撑屈服力与屈服位移的参数化研究。

累积矩删去法分析地基土与滞变结构相互作用体系的随机地震反应

本文对地基土-单自由度滞变结构相互作用体系在平稳随机地震激励下的平稳反应进行了分析。根据能量等效的思想,把滞变结构等效为一个阻尼损耗和一个非线性弹性结构的组合。采用累积矩删去法,可得到一组非线性代数方程组,并用拟牛顿法求解。最后用一简单数例将算得的反应各阶统计矩与用Monte Carlo法计算的结果进行了比较。结果表明,用本文的方法,其计算结果精度是相当好的,可应用于工程实际。

钢筋混凝土构件的滞变特性

本文从理论上分析了钢筋混凝土构件的滞变特性、影响因素及其减少措施,对实际设计者提供了理论依据。

缓冲限位滞变-摩擦隔震系统的理论恢复力模型研究

针对弹塑性缓冲限位装置与滞变-摩擦隔震装置并联的隔震系统,在总结试验结果的基础上,提出了隔震系统的理论恢复力模型,建立了系统的运动方程;通过与非线性时程分析及试验结果的对比,验证了理论恢复力模型的正确性;通过主、余震作用下的地震反应分析,表明该限位装置在确保上部结构安全的同时,能够有效地限制隔震层的位移,并起到较强余震作用下的二次保护作用。本文的研究可为相应隔震体系的设计和工程应用提供依据。

带滑移滞变系统的三阶段逐步收敛的识别方法

针对非线性带滑移滞变系统模型复杂 ,参数多 ,识别时收敛困难等问题 ,提出了一种三阶段逐步收敛的识别方法对Baber与Noori提出的带滑移滞变模型进行了参数识别。计算实例表明 ,该方法具有收敛速度快、且容易收敛的特点 ,对于参数较多、模型复杂的系统 。

基于滞变阻尼模型的时域计算方法

复阻尼时域运动方程的自由振动解中包含发散项,导致时域数值计算结果不能稳定收敛。在复阻尼模型的频域运动方程基础上可得到滞变阻尼模型的时域运动方程。针对滞变阻尼模型的特点,依据复平面法和地震加速度的三角级数表达式,该文提出了滞变阻尼模型的时域理论计算方法;假定时间步长内结构的振动响应为简谐振动响应,同时借助于常平均加速度法,提出了滞变阻尼模型的时域数值计算方法。算例分析表明,与复阻尼模型的时域数值计算方法相比,滞变阻尼模型的时域理论计算方法和时域数值计算方法可有效避免时域发散现象;滞变阻尼模型的时域理论计算结果和时域数值计算结果与复阻尼模型的频域计算结果近似相等,进一步证明了该文方法的正确性。

钢筋混凝土构件的滞变特性

一般认为钢筋砼主要滞变特性包括:由骨架曲线定义的力——变形关系、钢度退化特性、强度脱化特性和滞回环的捏结现象等。

改进滞变阻尼模型的时域计算方法

依据基于复阻尼模型的滞变阻尼模型,创建了改进滞变阻尼模型在复数域内的拉氏运动方程以及对应的时域运动方程。改进滞变阻尼模型克服了复阻尼模型的时域发散问题,并能保证有阻尼自振频率随损耗因子增大而减小。依据外激励加速度的识别方法,结合改进滞变阻尼模型的时域运动方程特点,分别提出了基于傅里叶变换的时域计算方法和基于希尔伯特-黄变换的时域计算方法。算例分析表明:基于傅里叶变换的时域计算方法是一种全局过程的计算方法,可计算任意时刻的结构动力响应,但计算量大;基于希尔伯特-黄变换的时域计算方法是一种时域逐步计算方法,计算量小,适用范围更广,但计算误差不易估计。