钢-橡胶辊对滚过程中橡胶层刚度和阻尼特性分析

为了确定钢-橡胶辊挤压对滚过程中橡胶层的动态特性,对橡胶材料进行单轴拉伸和动态机械分析(dynamic mechanical analysis,DMA)实验,对实验数据进行拟合分析,叠加三参数Mooney-Rivlin超弹模型和5阶Prony级数形式广义Maxwell黏弹模型建立橡胶材料的超弹-黏弹本构模型。通过有限元仿真得到动态加载下橡胶层的力-位移滞回曲线,并计算分析不同载荷、转速、橡胶硬度和橡胶层厚度下的橡胶层动刚度和等效阻尼比。分析结果表明,橡胶层动刚度随着载荷、转速和橡胶硬度增加而增加,随着橡胶层厚度增加而减小。等效阻尼比随着载荷和层厚增加而增加,随着转速和橡胶硬度增加而减小。橡胶硬度和橡胶层厚度对橡胶层的动刚度和等效阻尼比有显著影响,在设计过程中需要重点考虑。

超长期循环荷载作用下海上风机大直径单桩动力特性演变规律研究

大直径单桩基础是目前应用最广泛的一种海上风机支撑结构,其现有相对成熟的研究主要集中在承载力、累积变形和初始动力特性计算等问题。而海上风机对海洋环境中的风、浪、流、地震波及其运行荷载等动荷载非常敏感,因此在长期循环荷载作用过程中,其振动特性变化规律必须得到充分研究。通过在干砂中对大直径单桩进行室内1 g模型试验,以模型桩承载力为参考值,施加相同频率、不同幅值的循环荷载,并在加载过程中进行频响分析,得到桩顶水平位移频响函数,进而得出了以下结论:(1)桩基一阶共振频率随循环次数增大而增大;(2)阻尼比随循环加载次数整体呈降低趋势;(3)桩顶刚度则受循环荷载的致密作用和振动坑的形成等多因素影响,割线刚度主要呈下降趋势,卸载刚度呈增大趋势。

消能子结构对金属耗能减震结构的影响研究

基于金属阻尼器的Maxwell模型,建立了子结构四线型恢复力模型,推导了各阶段的附加阻尼比公式,探讨了子结构与非子结构的初始刚度比、屈服刚度比、屈服位移比和结构延性等对减震结构的影响,并以某框架为例,对推导公式进行了验证。研究结果表明:附加阻尼比随子结构和阻尼器的初始刚度比增加而增加,随屈服刚度比的增加而减小;当结构最大位移为定值时,附加阻尼比随子结构与非子结构的屈服位移比增大而增大,随子结构位移延性系数的增加而减小;在结构最大位移内,子结构越靠后屈服,越有利于阻尼器发挥耗能作用。

结构地震反应时程分析中的阻尼问题评述

本文对一般建筑结构地震反应时程分析，主要是弹塑性时程分析中阻尼问题的研究现状进行了分析介绍，指出了存在的问题，并就解决这些问题的关键提出了作者的看法．

风电机组塔筒模态的环境脉动实测与数值模拟研究

基于随机振动及系统识别理论,对内蒙古京能乌兰伊利更风电场中三座风电机组塔筒进行了环境脉动实测,提出了"桨叶—轮毂—机舱—塔筒"耦合的整体建模的方法,数值模拟与实测结果表明,风电机组塔筒可以有效地避免共振,满足GL规范的设计要求;塔筒主要振动形式为侧向弯曲振动、前后弯曲振动和扭转振动;塔筒一阶平动阻尼比为1.78%左右,一阶扭转阻尼比为0.6%左右。采用整体建模方法建立的模型与实测结果有较好的一致性,可以指导风力发电塔系统的风致动力响应分析和振动控制分析。

网壳屋盖与下部支承结构动力相互作用研究

本文以双层柱面网壳为研究对象 ,系统地研究了网壳屋盖与下部支承结构共同工作问题。针对钢网壳及混凝土支承体系这类组合结构 ,论文首先推导出不同材料组合结构阻尼比的实用计算公式。进而通过对固定铰支座、弹性支座和整体分析模型多个网壳结构计算结果进行对比 ,指出若不考虑支承刚度而按固定铰支承进行分析将使设计极为不安全。

弹塑性SDOF系统的地震输入能量谱

以4种场地土条件下40条强震记录为输入,分析了弹塑性单自由度(Single Degree of Freedom,SDOF)系统的地震输入能量谱,并对地震动强度和SDOF系统参数对地震输入能量谱的影响进行了研究。结果表明:能量谱峰值主要由地震动强度决定,阻尼比和延性系数有很大影响。在长周期范围,延性系数一定时,随着阻尼比的增大,能量谱值也有所增大;随延性系数增大,能量谱值随阻尼比增加而增大的趋势有所减缓。采用归一化方法,根据能量谱的特征建议了简化三段式地震输入能量谱,并根据能量谱分析结果的统计,建议了弹塑性SDOF系统能量谱峰值和能量谱曲线参数的确定方法。

抗震结构能量设计方法中阻尼耗能的研究

基于能量原理,在非线性动力时程分析的基础上,对抗震结构地震总输入能Ei(t)中的阻尼耗能Ed(t)进行了分析研究,重点探讨了不同阻尼比、不同滞回模型、地震波频谱和加速度峰值对阻尼耗能的影响.计算分析表明,阻尼比ξ对阻尼耗能影响最显著,Ed/Ei值和Ed/Eh值随阻尼比ξ而增加,当ξ=0.20时,阻尼耗能占到总耗能的80%左右.阻尼耗能可以有效地减小滞回耗能,增加阻尼比是减少结构累积损伤破坏,提高结构抗震性能的有效途径.

考虑橡胶垫弹塑性性能及结构阻尼比变化的隔震结构动力分析

本文的主要工作:(1) 在一个通用的高层建筑空间动力分析程序HBTA[1]的基础上增加了铅芯叠层钢板橡胶垫的弹塑性本构关系,改进后的程序能够考虑橡胶垫在双向水平力作用下两个方向恢复力和位移相互耦合的弹塑性性能。(2) 为了反应橡胶垫隔震层与上部混凝土结构阻尼比不同的特点,本文还运用线性加速度逐步积分法和Wilson抭法的基本原理,推导出了适用于隔震结构动力方程的逐步积分公式,该公式能够同时进行隔震建筑上部和下部两个子结构动力方程的时程反应计算。笔者对上述工作进行了程序实现和实例计算,结果表明考虑上部结构及橡胶垫隔震层不同阻尼比是完全必要的。

结构动力有限元的模态阻尼比单元阻尼建模法

针对工程结构动力学建模过程中几种已有的阻尼模型的不足,提出了一种基于模态阻尼比的单元阻尼建模法,以实现对具有分布式阻尼特性的复杂工程结构的精准动力建模,并提出了一种统一的阻尼模型的定量评价方法和评价指标。通过标准测试案例的数值测试,比较了这些阻尼建模法的性能差异。结果表明,阻尼特性单元化比总体考虑的阻尼特性更趋合理,而单元化阻尼比法则在控制结构总体模态阻尼比方面具有优势,适用于非经典和复杂阻尼情形。

不同支座约束下网架结构的动力特性对比

为了论证网架在设计时应与下部结构进行整体计算的必要性,以三种支撑下(刚铰支座、弹性支座和柱子支撑)的双层正放四角锥矩形网架为研究对象,应用ANSYS对多个网架结构的挠度、压杆、拉杆进行对比研究,得出如下结论:刚铰支座与弹性支座、整体分析网架的杆件动静力分布规律截然不同,必须考虑下部结构刚度对网架杆件受力的影响,不可简单地简化为刚铰支座,否则设计极不安全;以弹性支座网架模型代替整体分析网架模型有一定的可行性,二者在内力分布及大小较相近,但也有不少杆件应力偏差较大。

基于残余应力的复合阻尼模型及在RC梁损伤分析中的应用

传统阻尼模型包括黏滞型、库仑型、复阻尼型及应力型等,以上模型在表征阻尼随结构损伤演变的变化规律方面存在不足。认为钢筋混凝土结构的阻尼耗能主要包括黏滞阻尼耗能和残余应力阻尼耗能,且残余应力包括钢筋和混凝土之间的黏结应力以及混凝土裂缝间的摩擦应力。在此基础上提出基于残余应力的复合阻尼模型,并建立包含黏滞和库仑阻尼的结构动力方程,推导阻尼比随损伤变化公式。分析不同损伤程度下钢筋混凝土结构的阻尼比变化规律,发现残余应力与刚度的比值明显影响损伤过程中阻尼的变化趋势,且复合阻尼模型的参数丰富,适应性强。最后,通过钢筋混凝土简支梁静力损伤试验测试阻尼随损伤程度的变化,结合数值模拟研究阻尼比随损伤程度变化的机理。结果表明:提出的阻尼模型具有明确的力学机理,能够准确地反映钢筋混凝土梁式结构阻尼比随损伤先增大后减小的规律。

北京冬季奥运村人才公租房项目结构抗震性能分析

为研究采用钢框架-防屈曲钢板墙结构的北京冬季奥运村人才公租房项目的抗震性能,建立了反映两边连接防屈曲钢板墙受力特点的简化模型——等效交叉支撑模型,介绍了等效交叉支撑模型中初始刚度、单根支撑的等效截面面积、支撑屈服强度等关键参数的计算方法。选取典型户型结构,建立钢框架-防屈曲钢板墙结构整体精细化有限元计算模型,研究该双重抗侧力体系的变形特点、构件失效顺序、塑性发展模式、内力分配关系以及结构刚度退化过程;对防屈曲钢板墙在结构中的消能减震能力进行评价。通过该类结构抗震性能的研究分析表明,结构满足“大震不倒”的抗震设防目标。

多自由度结构模态阻尼比估计的新方法

本文指出了利用MEM谱值比较求多自由度结构模态阻尼比方法的一些不足。在此基础上提出了一种新的求模态阻尼比的方法。文内给出了新算法的理论和计算方法,给出了计算机仿真和实测振动信号的计算实例,计算结果表明本文的方法是可行的,且具有较高的精度。本文还探讨了自回归模型的定阶问题,在AIC准则的基础上提出一种考虑信号噪声影响的定阶准则。实际应用表明新准则在各种信噪比条件下均适用。

考虑上、下部结构组合阻尼比影响的单层网壳分析

以单层球面网壳上、下部整体结构为研究对象,系统地研究了网壳屋盖结构与下部支承体系共同工作问题,针对钢网壳及混凝土支承体系这类组合结构,采用不同材料组合结构阻尼比的实用计算公式,分别按照固定铰支座模型、整体分析模型对多个网壳结构计算对比,结果表明,考虑组合结构阻尼比并按上、下部整体结构模型进行计算更符合工程实际。

一种非比例振型阻尼模型及在大规模非线性分析中的应用

该文通过有限元模型的节点振型阻尼比构造了一种非比例振型阻尼模型;给出了非线性显式格式中该文模型阻尼力的高效算法,并结合实际工程对显式求解的稳定性进行了分析。将该文提出的非比例阻尼模型和高效算法在自主研发的CPU+GPU并行非线性分析软件中进行实现,对有限元模型自由度数达到百万量级的超高层钢-混凝土混合结构广西东盟塔进行动力时程分析,对该文并行算法的效率和非比例阻尼对结构动力响应的影响进行了研究。

地铁车辆转向架构架模态匹配方法研究

首先调研了地铁线路不同轨道类型轮轨耦合振动特性,以及不同曲线半径、不同轨道类型下钢轨波磨波长的分布状态,进一步结合构架固有模态信息对车辆轨道系统模态静态匹配展开研究;然后基于刚柔耦合理论和模态综合法建立了考虑构架柔性的地铁车辆刚柔耦合动力学模型,通过扫频法对车辆轨道系统模态动态匹配展开研究;最后分析构架结构阻尼比和转向架一系悬挂垂向刚度对构架振动传递的影响。针对以上研究,提出了一套适用于地铁转向架的模态匹配方法,进一步识别了转向架构架上可能出现的共振区段以及敏感的工作模态。

低层冷弯薄壁型钢龙骨体系房屋抗震性能有限元分析

采取从组件到整体结构的分析方法,对一栋两层冷弯薄壁型钢龙骨体系房屋振动台试验足尺模型的抗震性能进行非线性动力分析研究。利用自攻螺钉连接的恢复力模型和精细化的剪力墙数值模型,得到房屋模型中各剪力墙的恢复力特性,建立带非线性弹簧支撑的简化剪力墙宏观模型。结合各剪力墙的恢复力特性,采用刚性横隔板的假定,确立冷弯薄壁型钢低层龙骨体系房屋结构的动力分析数值模型。分析结果表明:非线性动力分析所得整体结构的动力反应与试验结果吻合较好。在此基础上,通过对结构阻尼比的参数分析,并与房屋整体模型的振动台试验结果的比较,得到结构阻尼比的合理取值范围;最后讨论了线性动力分析对该体系房屋抗震性能分析的适用性,可供工程应用参考。