基于功能平衡原理和能量耗散系数的Y形偏心支撑结构设计方法

根据功能平衡原理和预先选定的目标位移与屈服机制,可得到Y形偏心支撑结构的基底剪力和各楼层剪力值。结合《建筑抗震设计规范》、短剪切型消能梁段的能量耗散系数和框架梁的耗能折减系数,可得到各楼层消能梁段的塑性剪力和塑性弯矩。详细研究支撑与短剪切型消能梁段的刚度比对Y形偏心支撑结构侧移的影响,可明确刚度比和支撑刚度的合理取值,并提出相应的结构设计方法。基于所提出方法对某6层Y形偏心支撑框架进行设计,并采用静力弹塑性分析法进行验正。算例结果表明:该方法无需进行复杂的计算和迭代,就能使所设计Y形偏心支撑结构满足多遇地震和罕遇地震下的屈服机理和层间位移等要求。

多层波纹钢板转子阻尼器能量耗散系数计算方法

多层波纹钢板转子阻尼器是利用干摩擦原理实现转子阻尼减振的支撑零件。这种阻尼器能在高低温等恶劣环境下工作,同时阻尼特性受转子偏心影响小,可以通过改变阻尼器钢板的厚度提高阻尼器的能量耗散性能。在有限元法和摩擦学原理的基础上进行理论分析,根据多层波纹钢板转子阻尼器的能量耗散分布,提出多层钢板阻尼器的能量耗散系数的计算方法。该方法首先通过有限元分析获得接触应力,然后采用Mindlin接触模型推导出两层干摩擦接触表面摩擦耗能的计算公式,最后得出转子阻尼器整体的能量耗散系数。试验证明了该计算方法是正确可行的,具有较高计算精度。

基于一阶速度应力方程的双相各向异性介质波场模拟及耗散系数分析

为了解决在石油地震勘探中常常遇到的各向异性问题,利用双相各向异性介质的波动方程,导出双相各向异性PTL介质中的固相、流体相的一阶应力速度方程及差分方程。利用高阶二维交错网格差分方法,对双相PTL介质波长进行了模拟和分析,并讨论了耗散系数与双相PTL介质的波场问题。模拟结果表明:①双相PTL介质中存在快P波、慢P波和SV波,波场具有各向异性性质。②耗散系数对地震波传播的影响主要体现在对地震波能量的吸收和衰减上,耗散系数对慢P波产生较大的影响,大的耗散系数将使慢P波很快被衰减掉;在不同方位上,耗散系数存在较大差异时,慢P波能量并非只是在一个方向上衰减,而是整个慢P波的大部分能量在所有的方向上都要被衰减掉。该研究认识提高了计算效率,增强了计算的稳定性。

耗散系数修正对波浪载荷预报的影响研究

在参考模型试验结果选取适当月池自由面耗散系数的基础上,对目标船进行波浪载荷预报。选取合理的月池自由面耗散系数,以准确模拟月池围壁压力;进而准确计算月池开孔对船体梁波浪载荷的影响,形成一套数值计算与模型试验相结合的带月池船体梁波浪载荷预报方法。研究成果为船舶波浪载荷预报提供参考。

基于扩展Kalman滤波的热耗散系数识别

器件内部的热耗散系数信息反映了内部器件的工作状况。但是受客观条件的限制,内部的热耗散系数信息无法直接测量,因此需要通过可测量的间接信息,识别内部耗散系数信息,从而实时监测发热器件的工作状况。上述问题数学上可描述为,利用可测量信息,探求内部热耗散系数的不确定信息,进而给出器件工作的指导建议。基于上述原因,考虑在随机噪音模型下,利用可测边界的不确定性信息,识别内部阻尼系数(热耗散系数)。这是一个非线性的热传导反问题,故基于扩展Kalman滤波、全变差,设计反演算法识别热耗散系数。数值实验表明该算法可有效地识别边界阻尼系数。

带有变磁扩散和磁耗散系数的三维不可压缩MHD方程组的整体强解

研究带有变磁扩散和磁耗散系数的三维不可压缩MHD方程组在边界光滑的有界区域Ω■R^3中的初边值问题,证明了当初值足够小并且满足自然的相容性条件时,MHD方程组存在唯一的局部强解,并且局部强解可以延拓为MHD方程组的整体强解.

290厚剪切型破坏模式砌块整浇墙耗能性能研究

通过6片足尺发生剪切破坏模式的砌块整浇墙低周往复荷载试验,研究了在压弯剪复合受力下墙体的耗能性能。基于试验得到墙体滞回曲线,计算各个墙体的累积耗散能和单圈耗散能,二者均随着位移的增大而线性增长,但前者的增长速度更快,表明随着墙体进入非弹性阶段,耗能能力增长速度逐渐减慢。针对各个试件的标准化累积耗能进行回归分析,得到满足线性增长规律的耗能方程。研究结果表明：能量耗散系数和等效黏滞阻尼比均随着位移的增大基本保持不变,等效黏滞阻尼比的范围大约在6%~16%之间。通过能量耗散系数、等效黏滞阻尼比和功比指数三个参数对比各个墙体的耗能能力,得出高宽比对剪切破坏模式墙体的耗能性能影响较大,而竖向压应力的影响较小,可以忽略不计。

基于能量倒塌判定标准的抗弯钢框架结构影响系数

已有的变形倒塌判定标准不能反映地震持时对结构累积损伤的影响,基于累积滞回耗能的能量倒塌判定标准可反映结构累积损伤的影响,更符合实际震害结果。为进一步合理量化抗弯钢框架的结构影响系数,按我国现行抗震规范设计了3个抗弯钢框架算例,主要考察了结构层数的影响。采用无量纲的能量倒塌判定标准(等效能量耗散系数),对3个抗弯钢框架算例进行了IDA分析。基于易损性分析方法确定了抗弯钢框架的结构影响系数,并给出了建议值。

双气室振荡水柱式防波堤的水动力特性研究

本文提出一种耦合水平底板的双气室振荡水柱式新型防波堤装置,并开展物理模型试验验证黏性全非线性数值波浪水槽,应用其数值研究了不同水平底板长度、水平底板浸没深度和气室开孔率对其水动力特性的影响。结果表明:耦合水平底板的双气室振荡水柱式防波堤在低频区的消浪性能和能量耗散均明显提升,总体透射系数均在40%以内;增加水平底板长度和浸没深度均会降低装置的透射系数和能量耗散系数;气室开孔率的增加则会导致装置的反射系数减小,透射系数和能量耗散系数增大。

钢骨混凝土柱力学性能探究

目前国内关于组成材料刚度对钢骨混凝土柱的承载性能、变形及耗能性能方面的研究相对较少。鉴于此,研究了低周往复荷载条件下钢骨混凝土柱配钢率对其变形、退化性能、延性的影响。结果表明,钢骨混凝土裂缝演变过程为:萌生于钢骨混凝土柱底形成贯通裂缝到开始斜向上发展进而破坏;整体上钢骨混凝土的荷载-位移曲线呈现先快速增加后缓慢增加最后趋于平稳的趋势。随着配钢率的增加,荷载-位移曲线的平稳段逐渐消失;对于所有条件下钢骨混凝土,其退化系数与荷载呈现负相关关系;当配钢率增加时,退化系数增加;钢骨混凝土的能耗系数、屈服荷载、极限荷载及延性系数与配钢率成正相关关系。

高宽比对剪切型配筋砌块砌体剪力墙耗能能力的影响

为了研究高宽比对配筋砌块砌体剪力墙耗能能力的影响,确定墙体的耗能参数。利用6片高宽比H/h为1.57、1.14和0.71的足尺全灌芯配筋砌块砌体剪力墙拟静力试验,通过计算墙体的耗散能(累积和单圈)、等效粘滞阻尼比ζeq、能量耗散系数ψ和功比指数I w四个参数,来分析发生剪切型破坏模式墙体的耗能能力。研究结果表明:H/h对墙体的耗能能力影响较大,随着墙体变形的增大,H/h越小墙体的耗散能增长越迅速,墙体的延性越差;当H/h=1.14时,能量耗散系数ψ较低,等效粘滞阻尼比ζeq较小,约为7%~10%,墙体的耗能能力较差;当H/h=0.71时,ψ较高,ζeq较大,约为14%~15%,墙体的耗能能力较好;随着位移的增大,功比指数I w逐渐增大,当位移较小时I w几乎呈线性增长,当位移较大时I w呈非线性增长,H/h=1.14墙体的I w增长相对缓慢。可见:对于发生剪切型破坏模式的配筋砌块砌体剪力墙,H/h接近1时耗能能力较差,在工程中尽量避免采用。

梁柱外伸端板连接的变形及耗能指标研究

为量化梁柱外伸端板连接的极限变形能力及累积耗能能力,对国内外已完成的99个外伸端板连接试验试件进行了分析,基于概率统计方法定量确定了外伸端板连接的最大塑性转角、累积塑性转角、延性系数、累积延性系数、等效能量耗散系数等指标。根据统计的概率密度分布函数曲线确定的置信水平为95%的单侧置信下限值作为上述参数限值依据,所确定外伸端板连接的最大塑性转角、累积塑性转角、延性系数、累积延性系数、等效能量耗散系数分别为0.038 rad、0.43 rad、5.17、42.8和37.7。

帽形金属橡胶压缩力学性能及耗能机理

金属橡胶材料及其典型构件作为极端服役环境下的特种减隔振阻尼元件,在国防装备隐身降噪领域发挥重要作用。针对多自由度隔振平台刚度支撑和阻尼性能需求,设计一款具有三向阻尼性能的帽形金属橡胶结构件,用数值模拟与试验相结合,研究帽形金属橡胶静态压缩下的能耗机理和三向准静态压缩力学特性。结果表明:帽形金属橡胶的细观耗能以线接触金属丝间的滑移摩擦居多。极限压缩下帽形金属橡胶的载荷-变形量曲线呈刚度减小、负刚度及刚度突增等非线性现象。帽形金属橡胶的横向和垂向能量耗散系数与静态压缩变形量呈正相关、等效刚度与静态压缩变形量呈负相关。

轴压比对区域约束混凝土圆柱耗能能力的影响

通过3根区域约束混凝土圆柱在不同轴压比下的低周往复荷载试验,并比较各试件的滞回耗能、能量耗散系数以及功比指数,研究了轴压比对区域约束混凝土圆柱耗能能力的影响。研究结果表明:区域约束混凝土圆柱耗能能力良好,并且轴压比对柱体的耗能能力有较大影响,随着轴压比的增大,柱体的单圈滞回耗能增长速度加快,柱体的延性降低;当试验轴压比为0.55时,试件在整个加载过程中的累积滞回耗能最大,表现出较好的耗能能力;柱体的能量耗散系数随着试验轴压比从0.45增大到0.55而减小,当试验轴压比增加到0.65时,由于试件的滞回曲线捏拢现象不显著,导致其能量耗散系数出现明显的增大;柱体的功比指数随着轴压比的增大而减小。研究结果可为区域约束混凝土的工程应用提供参考。

装配式钢管混凝土梁柱节点的抗震性能研究

为了探究新型装配式钢管混凝土梁柱节点的抗震性能,本文利用ABAQUS有限元软件建立了 5个节点数值模型,在合理选择材料本构模型及焊接模拟方法的基础上,计算各节点在水平低周往复荷载作用下的滞回性能,获得滞回曲线、骨架曲线、延性及耗能能力等抗震性能指标.结果表明:水平往复荷载作用下,随着节点域梁端延伸长度的增加,节点的位移延性系数呈增大趋势;当延伸长度在一定范围内时,节点的能量耗散系数及等效黏滞系数均会随之呈增大趋势.由此建议了钢管混凝土柱钢梁节点域梁端延伸长度的合理范围,以期为钢管混凝土梁柱节点在装配式住宅中的应用提供参考.

真三轴加卸载下含裂缝砂岩能量演化规律研究

为了探明真三轴循环加卸载过程中含裂缝砂岩能量演化规律,设计了真三轴循环加卸载试验,深入分析了循环加卸载过程中吸收总能量、弹性能、耗散能的演化规律与变化特征,进而探讨了能量耗散与岩石强度之间的关系。结果表明:(1)吸收总能量、弹性能和耗散能变化规律与砂岩试样裂缝角度无关,均随循环次数的增加而增加,且增幅越来越大,临近破坏时最大;(2)不同裂缝角度砂岩的吸收总能量、弹性能和耗散能与应力上限呈二次函数关系增长,吸收总能量、弹性能和耗散能能量增速依次减小,但前两者增速显著大于耗散能增速,且耗散能拟合曲线呈“凹”形;(3)定义了表征岩石储能能力和能量耗散能力的储能系数和能量耗散系数,对比发现岩石裂缝角度越大,储能能力越强,能量耗散能力越弱,岩石的峰值强度越大。

热加工图理论的研究进展

加工图能优化材料的加工工艺,在由应变速率和变形温度构成的二维平面上,将功率耗散图和失稳图以等高线的形式叠加在一起便构成了加工图。回顾了金属材料热加工图的研究进展,重点介绍了基于动态材料模型加工图的原理及几种耗散和失稳判断准则,对其适用性进行了对比分析。

沙漠砂混凝土力学性能及应力-应变本构关系试验研究

为了研究沙漠砂替代率对沙漠砂混凝土力学性能的影响,试验设计了132个试块,其中66个标准立方体试件和66个标准棱柱体试件;通过立方体抗压强度试验、劈裂拉伸强度试验、轴心抗压强度试验、弹性模量试验,研究了沙漠砂替代率从0%~100%变化时沙漠砂混凝土的基本力学性能,并提出了沙漠砂混凝土应力-应变本构方程和损伤本构方程。研究结果表明:随沙漠砂替代率的增加,沙漠砂混凝土立方体抗压强度、劈裂拉伸强度、轴心抗压强度均呈现先减小后增加再降低的趋势;弹性模量、能量耗散能力、延性性能呈现先增加后减小的趋势;其应力-应变全过程曲线的形状与普通混凝土相似,都经历了弹性、弹塑性、屈服破坏的3阶段;应力-应变本构方程和损伤本构方程的计算结果均与试验结果吻合较好。

含天然气水合物地层的速度和衰减研究

本文以 Biot双相介质理论为基础 ,针对 Ecker提出的三种水合物沉积模式 ,即水合物是液体的一部分、水合物是固体骨架的一部分和水合物胶结在固体颗粒接触面 ,研究了有耗散时和无耗散时含水合物地层的快速纵波、慢速纵波、横波的速度和衰减随频率的变化规律 ,并把上述三种模型的计算结果与地层不含水合物的结果进行了对比。指出上述第三种模型的速度、衰减随频率的变化和前两种模型具有明显不同的特点 ,主要表现为对频率的依赖性。

镁合金ZK60的三维加工图及失稳分析

在PRASAD提出的二维加工图的基础上，建立包含应变的三维加工图，经分析得到适合镁合金ZK60的失稳判据，讨论并解决了三维力睁工图绘制中的关键技术。在Gleeble-1500热模拟机上对镁合金ZK60进行了热压缩实验，研究了200-360℃和0．01～5／s条件下的热变形行为。该加工图的结果显示一个非失稳、功率耗散峰值区：温度为300～360℃、应变速率为0．01-0．1／s，功率耗散平均值为35％，此区为适合的加工区。