考虑橡胶隔震支座速度相关性的隔震桥梁地震响应研究

研究了橡胶支座在桥梁工程隔震结构中的速度相关性,以及在两种不同级别地震作用下的橡胶支座响应变化.通过即时子结构试验,对隔震桥梁工程中采用三种不同阻尼的橡胶支座,在小震和大震环境中的地震反应进行了速度相关性分析.发现在大震情况下,结构响应受到了速度相关性强烈影响,高阻尼比的支座影响更加明显;不同阻尼的橡胶支座的速度相关性对整体抗震结构的地震响应起到关键作用.通过三种支座模型比较分析,发现速度无关的模型与本文研究的速度相关性模型相比,后者结果更接近试验值.

一种基于改进超弹性Zener模型的高阻尼橡胶隔震支座速度相关性本构模型

目前高阻尼橡胶隔震支座已在土木工程中得到广泛应用,但由于高阻尼橡胶隔震支座的材料组成成分比较复杂,特别是大量阻尼材料的采用导致支座的应力应变关系与其加载速度相关,而目前的支座本构模型很难精确地模拟这种力学特性。因此该文从高阻尼支座的橡胶材料特性出发,提出了一个基于改进超弹性Zener模型的高阻尼支座本构模型,该模型由两个超弹性弹簧和一个非线性阻尼器单元组成,能够精确表达高阻尼支座的速度相关性。在模型中,对超弹性弹簧建立新的应变能函数,并通过附加刚度系数α来模拟高阻尼橡胶材料的初始刚度。通过高阻尼橡胶材料的多步松弛试验和在不同速度下的循环剪切试验来识别模型中的参数。通过支座试验验证了提出的模型,运用基于速度控制的实时子结构试验系统分析了某隔震桥梁在地震作用下的动力反应,并基于试验结果对该文提出的本构模型在隔震结构非线性分析中的准确性进行了验证。

考虑压力影响的高阻尼橡胶隔震支座速度相关性本构模型及其地震响应研究

隔震支座是基础隔震结构中的重要装置,高阻尼橡胶隔震支座具有隔震效果好,环保无污染等优点,但其力学性能复杂,应力-应变曲线与多种因素相关。本文提出了一种考虑压力影响的高阻尼橡胶隔震支座速度相关性本构模型,研究其对隔震结构地震响应的影响。首先,通过多步松弛试验和不同速度下的循环剪切试验探明加载速度和压力对高阻尼橡胶力学特性的影响。其次,提出一个基于改进超弹性Zener模型的支座本构模型来同时考虑加载速度和竖向压力,并根据高阻尼橡胶的材料试验结果识别模型中的参数,再通过支座试验验证模型的准确性。最后,分析某隔震结构在高阻尼橡胶隔震支座的速度相关性和近断层脉冲型地震动综合作用下的地震响应特点。结果表明:高阻尼橡胶隔震支座的速度相关性在近断层脉冲型地震作用下表现得较明显,会对隔震结构的地震响应产生影响,应在隔震设计中予以关注。

橡胶支座速度相关性对高架桥地震响应的影响

本文通过实时子结构实验,从结构角度分析橡胶支座速度相关性对高架桥在不同地震强度响应下的影响。通过对比支座位移、桥面位移和桥面加速度等参数,研究多跨连续高架桥在不同地震强度下的响应。实验结果表明:三种类型支座(特别是高阻尼支座和超高阻尼支座)速度相关性对桥梁地震响应有显著影响,高阻尼和超高阻尼支座对应指标变化幅度分别超过20%和30%。数值分析采用改进Zener模型模拟支座速度相关性,对比试验结果表明,该模型在地震响应分析中优于传统的双折线等模型。

隔震桥梁地震反应速度控制型实时子结构试验

研究速度控制型实时子结构拟动力试验系统,并通过试验直接考察在地震中天然橡胶支座(NR)、高阻尼隔震橡胶支座(HDR)和超高阻尼隔震橡胶支座(HDR-S)等速度相关型隔震支座对桥梁的减隔震效果.速度控制型实时子结构拟动力试验系统实现实时子结构试验的速度控制,在试验过程中充分地考虑到加载速度对拟动力试验结果的影响,高精度地模拟了隔震桥梁的地震反应.试验结果证明,对于速度相关型试验试件这种试验系统拥有足够的精度.通过对比3种不同隔震橡胶支座的试验结果,证明了超高阻尼隔震橡胶支座对隔震桥梁结构具有优良的隔震减震效果.

支座加载速度对高架桥地震响应的影响研究

为研究橡胶支座在不同加载速度下对高架桥地震响应的影响,以某公路连续高架桥为对象选取其中某一桥墩进行基于速度加载控制的实时子结构试验,对比分别采用天然橡胶支座、高阻尼支座和超高阻尼支座的桥梁在地震波作用下的动力响应随加载指数的变化,基于改进超弹性Zener模型采用MATLAB软件对桥梁的地震响应进行数值分析。结果表明:超高阻尼支座的速度相关性较强,高阻尼支座次之,天然橡胶支座的速度相关性较弱;支座的速度相关性对高架桥地震响应的影响随加载指数的增大而增大,加载指数从0.2增加到1.0,采用超高阻尼支座时桥梁的位移响应和内力响应减小最多,支座耗能降低最多。

悬索桥的压力—加速度同步测量

以大贝尔特东悬索桥的足尺测量为例,介绍了压力—加速度同步测量法在悬索桥设计中的应用,分别预估了压力—加速度的相关性,指出由于尺度效应的存在,预估全尺性能的常规经验方法具有很明显的局限性。

弹着速度与平纹纺织物上弹孔形态的相关性研究

涉枪案件中,纺织品上出现弹着痕迹是一种常见的现象,如何根据弹孔的形态分析弹着的速度是目前枪弹痕迹检验急待解决的难题之一。通过剖析平纹纺织物上弹着痕迹的形成原理,比较不同弹着速度下同种枪弹的弹着痕迹形态,理论分析和实验结果均表明,平纹纺织物上弹孔形态与弹着速度具有一定的相关性。

3-RPS并联机构运动与静力特性分析

对3-RPS并联机构运动学和静力学特性进行分析,建立该机构位置反解公式和位姿约束方程;对机构速度正反解进行分析,建立速度分量相关性公式;建立该机构静力平衡方程和静力传递矩阵,确定速度映射和力映射对偶关系;推导证明了该机构工作空间的对称性;提出一种检测机构位姿方法,有效解决并联机构位置正解难题;用算例对理论分析正确性进行验证,为该机构优化设计和控制规划奠定理论基础。

橡胶隔震支座对桥梁隔震性能的实时子结构拟动力实验研究

通过开发的速度控制型实时子结构拟动力实验系统,研究天然橡胶支座(NR)、高阻尼橡胶隔震支座(HDR)和超高阻尼橡胶隔震支座(HDR-S)等速度相关型隔震支座对桥梁的隔震减震效果。基于速度控制的实时子结构拟动力实验系统,通过速度控制实现对橡胶隔震支座的实时拟动力加载,可以在实验过程中充分考虑到隔震支座的速度相关性对实验结果的影响,精确地模拟地震中隔震桥梁结构的地震反应。实验结果证明此系统对速度相关型隔震支座有足够的实验精度。通过对比3种不同性能的隔震橡胶支座的实验结果,验证了在不同地震条件下超高阻尼橡胶隔震支座对桥梁结构的隔震优越性。

CoCrFeMnNi高熵合金冲击波响应与层裂强度的分子动力学研究

高熵合金未来有望应用于航空航天和深海探测等领域,并且不可避免地会受到极端冲击载荷作用,甚至会发生层裂.本文采用分子动力学(MD)方法,研究了CoCrFeMnNi单晶高熵合金冲击时的冲击波响应、层裂强度以及微观结构演化的取向相关性和冲击速度相关性.模拟结果表明,在沿[110]和[111]方向进行冲击时产生了弹塑性双波分离现象,且随着冲击速度的增加呈现出先增强后减弱的变化趋势,但在沿[100]方向冲击时未出现双波分离现象.在冲击过程中,大量无序结构产生且随冲击速度的增加而增加,使得层裂强度随冲击速度的增加而减小.此外,层裂强度也具有取向相关性.沿[100]方向冲击时产生了大量体心立方(BCC)中间相,抑制了层错以及无序结构的产生,使得[100]方向的层裂强度最高;层裂初期微孔洞形核区域无序结构含量大小关系的转变,使得[111]方向的层裂强度在冲击速度较低时(U_(p)≤0.9 km/s)大于[110]方向,而在冲击速度较大时(U_(p)≥1.2 km/s)略小于[111]方向.研究成果有望为CoCrFeMnNi高熵合金在极端冲击条件下的应用提供理论支撑和数据积累.

高阻尼橡胶支座力学性能研究综述

高阻尼橡胶支座因其独有的阻尼特性和环保优势受到日益广泛的关注和研究,国外研究机构关于高阻尼橡胶支座已有较为完善的研究成果。为推动高阻尼橡胶支座在我国的研究和应用,亟需系统梳理和思考现有研究成果。首先梳理了国内外高阻尼橡胶支座基本力学性能的研究脉络和情况,而后重点对高阻尼橡胶支座力学模型的相关研究进行了总结,讨论了现有速度无关性模型和速度相关型模型的优势与不足;总结了竖向压力相关性、剪切应变相关性和温度相关性对高阻尼橡胶支座力学性能的影响。最后简述了高阻尼橡胶支座稳定性的研究现状。给出了高阻尼橡胶支座在复杂受力性能、极限荷载作用稳定、反复荷载作用疲劳等方向的相关研究建议。

砂质沉积物强度动力贯入室内试验研究

自由下落式CPT测试技术(FF-CPT)是新兴的海上沉积物强度测试方法。本文构建了海上FF-CPT原型样机,并以海洋干砂质沉积物为研究对象,分析了FF-CPT的贯入特征、速度相关性及其影响因素。结果表明,装置触底速度与最终贯入沉积物的深度受装置释放高度影响,释放高度越大,则触底速度与贯入沉积物深度越大。贯入过程的阻力分布规律是影响速度变化的主要因素。FF-CPT初始贯入阶段,沉积物贯入阻力随深度线性增加,但增幅不明显,这导致贯入速度变化不大,几乎可视作匀速,该段行程超过总贯入深度的2/3。后段行程贯入阻力骤增,导致贯入速度迅速降低至0。对于干砂质沉积物,FF-CPT贯入阻力与贯入速度不存在正相关关系。FF-CPT贯入阻力的速度相关性与装置质量、沉积物密实度关系不大。