环形低碳钢滞后阻尼器的研究

针对框架—核心筒体结构体系的特点和低碳钢的优良性能，在吸取国内外学者有关研究成果的基础上，开发研制了一种新型的耗能减震器—环形低碳钢滞后阻尼器。这种减震器的优点是耗能区域明确，可安装在外框架和筒体结构之间的施工缝中。试验结果表明，该环形减震器性能稳定，耗能效果较好，且变形主要集中在预设的工作区域内，基本达到了原设计要求。最后，提出了环形减震器的恢复力计算模型。

环形调液阻尼器(CTLCD)对结构平移-扭转耦联振动控制的参数研究

研究在地震激励下,环形调液阻尼器(CTLCD)对结构扭转反应的振动控制作用。首先建立起环形调液阻尼器在地震作用下的运动方程,采用随机振动理论,导出了在地震作用下环形调液阻尼器振动控制的最优参数。对结构纯扭转的振动问题进行研究,分析了控制系统各参数对控制后结构等效阻尼比的影响。对结构扭转耦联的振动问题进行研究,分析了控制系统各参数对结构平移等效阻尼比和扭转等效阻尼比的影响。结果表明,环形调液阻尼器是一种有效的扭转振动控制装置。

环形调液阻尼器振动控制中拍的研究

对环形调液阻尼器减振控制中的拍现象进行研究,分析了环形调液阻尼器对结构纯扭转振动控制中的拍现象,分别考虑无阻尼结构体系、主体结构有阻尼而CTLCD无阻尼的体系及主体结构和CTLCD中均有阻尼的体系,从数学角度对拍现象发生的机理进行解释。研究结构表明,当拍现象发生时,主体结构的振动不仅不会受到抑制,有时反而会加强;当环形调液阻尼器的阻尼增大到一定程度时,拍现象会消失;对于受廹振动,发生拍现象时,由于结构反应的瞬态部分不能得到迅速衰减,结构的瞬态响应将会占结构响应的很大一部分,如果仅考虑结构的稳态响应会带来较大的误差。

磁流变环形调液阻尼器(MR-CTLCD)对结构扭转振动控制的参数研究

研究在地震激励下,磁流变环形调液阻尼器对结构扭转反应的控制.首先建立磁流变环形调液阻尼器在地震作用下的运动方程,根据随机振动虚拟激励法一般原理,推导地震作用下磁流变环形调液阻尼器振动控制最优控制参数的表达式,对结构纯扭转的振动问题进行研究,分析各参数对最优等效阻尼比和最优频率比的影响,以及各参数对磁流变环形调液阻尼器减振效果的影响.结果表明,磁流变环形调液阻尼器能有效较小结构扭转振动,是一种有效的结构扭转振动控制装置.

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。

圆环型阻尼器防撞击性能研究

圆环型阻尼器在抗震领域已经获得了广泛的应用,但有关撞击作用下的性能研究较少。为了研究圆环型阻尼器在撞击作用下的性能,本文通过有限元软件LS-DYNA,建立了圆环形阻尼器在撞击作用下的有限元模型,对其尺寸参数——外径R_(1)和内径R_(2)进行了等质量和等撞击能量下的耗能分析。结果表明:圆环形阻尼器在撞击作用下会产生变形,吸收撞击能量,且具有较好的耗能能力。其外径R_(1)和内径R_(2)对圆环型阻尼器的撞击力,位移和能量均产生不同的影响。在外径确定的情况下,增大阻尼器的内径会使阻尼器产生的位移减小,撞击力峰值增大,持时减小;增大阻尼器的外径会使阻尼器产生的位移增大,撞击力峰值减小。研究成果可为结构防撞击装置的设计提供参考。

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。

环形弹簧阻尼器的滞回性能试验研究

环形弹簧是一种在机械工程领域中应用广泛的减振部件.将环形弹簧用于土木工程结构的减震控制,设计了一种具有自复位功能的环形弹簧阻尼器(Ring spring damper,RD),通过往复荷载作用下的性能试验,研究了RD的滞回性能.首先,提出RD的构造设计和工作原理.进而,设计加工了RD试件,对其进行了滞回性能试验,研究了位移幅值、加载频率对RD试件滞回特性的影响规律.最后,利用ABAQUS软件,对RD试件的滞回性能进行了数值模拟.研究结果表明,RD在往复荷载作用下的滞回性能稳定,且具有良好的耗能与复位特性;RD的有限元模拟滞回曲线与试验曲线较为接近,表明所建立的有限元模型可较为准确地描述该阻尼器的滞回行为.

环形弹簧阻尼器的力学性能研究

研制了一种环形弹簧阻尼器(Ring spring damper,RD),通过有限元模拟研究了其力学性能。首先,给出了RD的构造并设计了一种RD试件,利用ABAQUS软件建立了其有限元模型。最后,选取不同的环形弹簧的设计参数,对RD的力学性能进行了数值分析。由研究结果可以发现,RD在往复荷载作用下具有良好的耗能及复位特性;适当增大滑动摩擦系数和外环最大厚度可有效改进RD的力学性能。

环形弹簧阻尼器在钢框架结构中的减震性能分析

利用环形弹簧的缓冲和减震能力,提出一种具有自复位作用的环形弹簧阻尼器(Ring spring damper,RSD),将其用于钢框架结构的被动耗能减震。阐明RSD的构造特征和基本工作原理,建立了其恢复力模型。使用C++计算机语言在开源有限元程序OpenSees中,开发了RSD材料模型,将其赋予OpenSees中的单元可实现RSD的高效数值模拟。利用已有的试验结果验证了该建模方法的合理性和正确性。进而,将RSD应用于某钢框架结构的减震研究,基于OpenSees建立了该RSD减震钢框架数值模型,开展了抗震弹塑性时程计算。计算结果表明,设置RSD后,减震结构的位移响应较原始结构有明显降低,RSD减震系统表现出良好的地震防护效果。

调液阻尼器对偏心结构扭转耦联振动控制的试验研究

通过振动台试验来验证调液阻尼器对偏心结构扭转耦联振动反应的减振效果及理论分析的正确性。设计了一个二层的单向偏心钢结构模型,在结构的顶层放置一个调液柱型阻尼器(TLCD)和一个环形调液阻尼器(CTLCD)并对其参数进行优化设计,在振动台上,分别对结构无控时的反应和设置调液阻尼器后的反应进行试验研究。通过分析结构模型在地震波作用下的加速度和位移响应,结果表明,调液阻尼器能有效抑制结构的在地震作用下的扭转耦联振动,而且同时设置TLCD和CTLCD的减振效果要好于单独采用TLCD或CTLCD时的减振效果。

调液阻尼器对结构扭转耦联振动控制的优化设计

提出了利用调液柱型阻尼器(TunedLiquidColumnDampers,简称TLCD)和环形调液阻尼器(CircularTunedLiquidColumnDampers,简称CTLCD)来控制偏心结构在多维地震作用下扭转耦联振动的方法。采用遗传算法,在双向地震作用下,对调液阻尼器的相关参数进行优化。选取了两种目标函数,一种只考虑最大的楼层反应,另一种考虑结构所有自由度的反应。用一个12层的偏心结构作为算例,进行优化计算,结果表明,采用第二种目标函数得到的阻尼器的参数,能有效降低结构的平动反应和扭转反应。

基于整体叶盘环形摩擦阻尼器减振分析及设计

为抑制叶片-盘耦合振动,设计了一种适应整体叶盘结构的环形摩擦阻尼器。拓展了1阶谐波平衡法和整体-局部统一滑动模型在带环形摩擦阻尼器的循环对称结构叶盘减振分析中的应用。使用该方法对实际发动机叶盘在简谐激励下的振动响应进行了仿真计算,结果表明:环形摩擦阻尼器对于某发动机叶盘的0节径4阶危险模态振动有明显抑制作用,且减振效果与阻尼器的质量、安装位置有关,在选定的安装位置最高可使振幅降低75%。在阻尼器结构确定的情况下,利用仿真结果给出了最优的设计方案,包括阻尼器的质量和安装设计。

双屈服点环形钢板剪切阻尼器力学性能与结构减震特性数值模拟研究

提出一种新型环形钢板剪切阻尼器(DASPSD),主要由上下两块连接板和两个环形金属阻尼器内外同轴套设构成,内、外环设有相应的连接件,该阻尼器具有双阶段工作和双级屈服耗能特性,有利于缓解框架结构的层间变形集中效应。首先,针对不同参数DASPSD开展了精细数值模拟研究,验证了该阻尼器的双阶段工作机制和双级屈服耗能特性,揭示了关键设计参数对DASPSD力学性能的影响规律。其次,基于弹塑性时程分析,明确了DASPSD相比于传统单阶U型阻尼器对于结构最大层间位移角和层间变形集中效应控制的优越性。

高耸钢烟囱环形TLD减振试验设计与模型修正

针对高耸结构环形调谐液体阻尼器减振试验的设计与模型修正展开研究。以某真实高耸钢烟囱结构为原型,采用欠人工质量模型理论设计了动力试验模型,进而建立了集中质量模型和有限元模型进行动力特性分析,并与实际结构进行了对比,从而验证了试验模型的合理性。通过自由衰减试验,测得试验模型的频率和阻尼比,并针对试验中采用的无线加速度传感器,讨论其在高耸结构动力测试中的适用性。建立了基于遗传算法的模型修正方法,在试验数据的基础上,以结构刚度和基底转动刚度为变量,以真实结构静动力特性为目标,通过编制程序开展了数值模拟研究。研究结果表明:所设计的试验模型满足相似比关系,并且能够在一定程度上反映真实结构的动力行为;基于遗传算法的模型修正方法,仅需50代遗传计算即能收敛,是一种高效的数值模型修正方法。研究为进一步开展高耸钢烟囱环形调谐液体阻尼器减振试验提供了试验模型和数值模型。