磁流变纤维骨架阻尼增强型阻尼器研究

为了增强磁流变脂的剪切性能,提高阻尼器的阻尼力输出,研究棉纤维对磁流变脂剪切增强效果。制备了不同棉纤维质量分数的磁流变脂试样,在流变仪上对其进行测试。结果表明,复合纤维磁流变脂的最大剪切应力随着纤维质量分数的增加而增加。基于复合材料设计制造了一款剪切式磁流变阻尼器,该阻尼器具有磁流变材料用量少、密封要求低等优点。磁流变阻尼器的阻尼特性实验表明,在1.6 A电流下,棉纤维质量分数为1.5%的磁流变脂的最大阻尼力可达99.5 N,与无棉纤维添加的磁流变脂相比,提升了23.8%,这表明使用复合纤维磁流变脂的阻尼器具有更好地阻尼力输出。

基于压电纤维复合材料半主动干摩擦阻尼器的设计与实验研究

针对薄壁结构的振动问题,设计了一种铺设压电纤维复合材料(Macro-Fiber Composite,MFC)的波纹形柔性干摩擦阻尼器。介绍了波纹形半主动干摩擦阻尼器的结构形式和驱动原理。通过准静态试验探究了阻尼器在不同电压序列下输入电压与输出正压力的关系,揭示了MFC驱动变形的迟滞非线性,并据此提出了局部线性化的驱动方案,规避了迟滞非线性给正压力控制带来的挑战。在此基础上,对安装上述阻尼器的悬臂梁结构开展了振动试验。结果表明,在设计工况下该阻尼器的减振效果良好,质量占比仅为5%的阻尼器即可使振动峰值下降79%;该半主动干摩擦阻尼器显著拓宽了有效工作范围,当振动水平为设计工况的9倍时,通过MFC驱动调控正压力,减振比例仍可保持在约75%,避免了阻尼效果的大幅衰减。

变摩擦装配式自复位复合墙抗震性能研究

针对自复位墙体耗能不足及大位移角时损伤严重的问题,介绍了一种变摩擦装配式自复位复合墙.墙体由变摩擦阻尼器、钢脚、预应力筋和复合墙构成:变摩擦阻尼器的摩擦力随滑移量的增加而增加,具有良好的耗能能力;钢脚提高了墙角抗压强度并提供了变摩擦阻尼器安装空间;预应力筋为墙体提供了自复位能力和部分承载能力;复合墙具有轻质、高强、绿色环保的特点.为进一步研究该墙体的抗震性能,对3块自复位复合墙进行了低周往复试验,分析不同初始预应力、碟簧组合形式对试件破坏形态、滞回特征、承载力、刚度退化、自复位能力和耗能能力的影响.研究结果表明:试件仅在墙底部出现少量混凝土表皮剥落,表现出良好的低损伤特点;试件在1.0%位移角时最大残余位移角为0.85%,表现出自复位特点;各试件的单圈耗能随着位移角的增加而迅速增加,表现出良好的耗能能力;初始预应力提高至1.9倍,导致承载力增加至1.3倍,而残余位移角降低至60%;阻尼器碟簧组合的并联数量增加至2倍,导致墙体的承载力增加至1.5倍,耗能能力增加至2倍,残余位移角增加至4.6倍.此外,建立了自复位复合墙数值分析模型,数值模型分析结果与试验结果较为吻合.随后进行了参数分析,发现预应力筋根数、螺栓初始预紧力和钢脚宽度对墙体的承载能力或耗能能力具有较大影响.

新型组合隔震支座设计与性能研究

在已有研究基础上,为提高摩擦型组合隔震支座变形能力、改进各摩擦组件位移协调性,建立实体化和参数化计算模型,对新型三段两级摩擦组合隔震支座进行构造及内力分析研究,使用ABAQUS软件对摩擦阻尼器和组合隔震支座进行实体有限元模拟。针对设置常规隔震支座和新型组合隔震支座的某隔震结构案例进行建模及非线性时程地震响应分析,推导组合隔震支座出力和构造参数的关系。研究结果表明,文章所采用的摩擦阻尼器参数化建模方法是准确的,新型组合支座可明显降低支座拉应力,减小隔震层位移,提高结构抗倾覆能力。文章提出的针对摩擦阻尼器的简化单元可大幅提高有限元模型的计算效率。

基于精细复合多尺度散布熵的抗蛇行减振器故障诊断

抗蛇行减振器作为高速列车关键悬挂元件在减轻列车横向振动提高安全性和稳定性上有重要作用,为实现对抗蛇行减振器故障进行精确诊断,针对非线性振动信号故障特征不明显的问题,提出一种自适应噪声完备集合经验模态分解(Complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)与精细复合多尺度散布熵结合的故障诊断方法。首先采用CEEMDAN分解信号得到本征模态函数(Intrinsic mode function,IMF),计算精细复合多尺度散布熵组成特征集,然后融合多个通道振动信号特征并用核主成分分析法进行降维,将降维后的特征集分成训练集和测试集,最后输入到改进麻雀算法优化的支持向量机模型中进行训练与诊断。为验证方法的可行性,以机车滚动振动试验台模拟列车运行的不同速度,设置抗蛇行减振器故障工况,通过转向架和车体多个位置传感器获得试验数据进行分析。研究结果表明,经过优选的特征集能更好地捕捉抗蛇行减振器故障的特征信息,与未经优选的特征集相比故障诊断结果正确率有所提升;多通道融合特征的方法与单通道相比反映故障信息更加全面,补偿了单一通道诊断结果精确度低的不足,进一步提高了故障诊断结果正确率;改进麻雀算法优化了模型参数,解决了参数设计的盲目性,提高了模型分类识别能力,并与其他算法相比验证了优越性。运用该方法对抗蛇行减振器进行故障诊断,能够有效诊断出抗蛇行减振器故障类型,为抗蛇行减振器故障诊断提供了一种新的方法。

上海市某装配式减震住宅结构设计

上海市某装配式减震住宅项目位于上海市中心城区,项目大规模采用劲性复合桩,解决工程对施工环境、工期、成本等方面的特殊要求。针对项目超限带来的不利影响,在此项目的高层装配整体式剪力墙住宅中采用减震技术,有效降低了地震作用,提高了结构的抗震性能,达到降低材料用量、方便施工的目的。在与金属连梁阻尼器连接的预制剪力墙暗柱中,纵向钢筋采用新型可调节机械连接套筒进行快速连接,确保连接安全可靠。在预制叠合梁设计中,采用新型干法连接节点,有效提升施工进度。主要对上述劲性复合桩、减震设计以及新型连接等关键技术应用进行了阐述分析。项目是运用绿色低碳技术进行结构设计的有益尝试,可为类似项目提供参考。

基于黏滞阻尼器的大跨钢桁组合梁桥抗震性能研究

文章以大跨钢混组合梁为背景,根据桥梁自振特性及场地效应,生成地震波,建立全桥有限元模型,运用非线性时程分析法,分析了黏滞阻尼器阻尼系数和速度指数对桥梁内力、位移的影响。研究结果表明,在大跨钢桁组合梁上设置纵向黏滞阻尼器可有效降低桥墩墩底截面的内力、位移,合理优化阻尼参数后可有效提升阳尼器位移和弯矩减震率。

高烈度区抱翅型拱梁组合体系桥横向减震体系研究

抱翅型拱梁组合体系桥是一种新型的组合结构体系,结构构造异形,相比于常规的梁桥、拱桥、索承体系桥等,其动力特性具有特殊性。本文以高烈度区某(56+164.5+35)m抱翅型拱梁组合体系桥为例建立有限元模型,分析了该桥在常规横向约束体系下的动力特性,采用非线性时程分析方法得到该桥在罕遇地震下的位移及内力响应情况。根据响应情况提出一种“横向滑动支座+液体粘滞阻尼器+限位挡块”的约束方案。计算结果表明,横向滑动支座+阻尼器的横向减震效果良好,可以明显控制上部结构位移、改善下部结构的受力;挡块可以作为附加抗震措施进一步限制主梁位移且避免阻尼器超出行程。研究结果可供类似桥型设计参考。

双向耗能钢板-形状记忆合金丝阻尼器性能有限元分析

提出了一种双向耗能钢板-形状记忆合金(SSMA)丝阻尼器,用于解决传统钢板阻尼器塑性变形不可恢复的问题。该阻尼器是一种结合了耗能钢板和超弹性SMA丝的复合阻尼器,结合了两种耗能机制,具有双向耗能能力和可恢复性,其性能优于传统单一类型的钢板阻尼器和SMA丝阻尼器。编写了Ni-Ti超弹性SMA丝的本构关系子程序并将该子程序与ABAQUS软件进行对接;利用ABAQUS有限元软件对未附加SMA丝的钢板阻尼器和SMA丝组分别进行模拟,SMA本构模型为双旗型本构模型;然后,对复合阻尼器SSMA进行模拟分析,深入研究SSMA的力学性能并给出其恢复力模型与设计建议。有限元分析结果表明,复合阻尼器SSMA具有饱满的滞回曲线、良好的耗能能力和良好的可恢复性。

剪切增稠液及其吸能减振作用研究进展

目的 研究剪切增稠液(Shear Thickening Fluid, STF)及其吸能减振方面的应用,为实现更好的结构振动控制效果提供参考。方法 通过文献调查法和文献研究法,系统综述了剪切增稠液及其在吸能减振方面的应用,并重点介绍了在STF制备开发中实现复合功能所面临的挑战,如STF增稠机理需要完善、STF功能开发范围较为单一、STF振动控制应用有待拓展等。结果 剪切增稠液作为一种新兴的高阻尼智能材料,在材料制备、性能调控、成因机理和应用开发等方面取得了丰硕的研究成果;将剪切增稠液替代传统黏滞阻尼器的阻尼介质,可以显著提高黏滞阻尼器的耗能减振能力,也可用于隔震系统中以缓解隔震层的变形,从而有效保障结构抗震的安全性。结论 为进一步拓展STF的实用性,建议研究热点应更多关注功能化STF组分的引入以及与其他智能材料的复合应用,开发出具有复合功能的STF,便于更好地应用于实际项目或在结构构件中发挥其作用。

基于磁流变复合材料的磁流变阻尼器设计

为解决传统磁流变阻尼器存在工作介质易沉降、密封要求较高,且中高频激励下阻尼器刚度快速增大,能耗衰减严重的问题,制备并测试了一种沉降稳定性能良好且密封要求低的磁流变复合材料,建立改进的Herschle-Bulkley模型用以表征复合材料的力学性能;基于该复合材料设计加工出一种剪切式磁流变阻尼器,并设计实验测试中、高频激励下阻尼器的性能响应规律.研究结果表明:3 A电流激励下,当测试频率由5 Hz增大至20 Hz时,阻尼器动态刚度由4.87×10^(5) N/m增加到6.29×10^(5)N/m,且全频段阻尼器单周期耗能均在0.04 J左右,验证了所设计的磁流变阻尼器在中高频振动工况下的耗能能力.

摩擦-椭圆形截面软钢棒复合阻尼器参数优化分析

近年来,椭圆形截面构件开始被应用于工程领域以满足特定结构的抗震性能要求。为了提高结构整体的抗震和耗能能力,提出一种摩擦-椭圆形截面软钢棒复合阻尼器(FOSRCD)并阐明其工作原理;在此基础上,对其主要分体软钢棒阻尼器进行有限元分析和参数优化。结果表明:软钢棒阻尼器的性能与软钢棒参数和数量有关。在软钢棒参数选择上,为获得合适的刚度和更大的耗能能力,短长径比应较大,以2/3~5/6为最优;颈缩比应较小,取1/3~1/2为最优;高径比应适中,取5~6为最优。不同位移幅值下,软钢棒阻尼器性能良好,在两个方向均能提供稳定的耗能能力,耗能系数均超过2.2,等效阻尼比均超过0.36。当软钢棒阻尼器使用在FOSRCD中时,能够提供稳定的阻尼和良好的耗能能力。

复合防风偏绝缘子在抑制输电线路风偏中的应用研究

为了弥补目前输电线路防风偏方法的不足之处,寻求高效的输电线路防风偏装置。通过塔-线-绝缘子-防风偏装置耦合模型的风致反应分析,研究复合防风偏斜撑支柱式绝缘子的防风偏有效性以及影响其防风偏效果的相关因素。研究结果表明:所采用的复合防风偏斜撑支柱式绝缘子具有超强的防风偏效果,相比于未加装新装置,加装新装置后的输电线路防风偏降低幅度高达95.6%;其结构参数对抑制风偏的影响很大:风致引起的绝缘子串处的最大风偏角随磁流变液屈服强度增大而减小,减小幅度为0.022°风偏角/kPa;其随SMA螺旋弹簧等效刚度的增大也减小,减小幅度为0.073°风偏角/kN/m;其随着活塞有效长度增大而减小,减小幅度为0.021°风偏角/mm;其随着活塞间隙增加而增大,增大幅度为0.51°风偏角/mm。因此,在应用复合防风偏斜撑支柱式绝缘子进行输电线路抗风偏设计时,应选择磁流变液屈服强度大、SMA螺旋弹簧等效刚度大、活塞有效长度长、活塞间隙小的绝缘子,如此可使在不改变绝缘子外部尺寸的情况下达到更好的抑制风偏效果。

基于节段模型风洞试验的边主梁断面钢-混结合梁悬索桥后颤振特性研究

为研究边主梁断面钢-混结合梁悬索桥后颤振特性,以某三塔四跨边主梁断面钢-混结合梁悬索桥为背景,对1∶60钢-混结合梁缩尺节段模型开展风洞试验,分析其颤振稳定性及后颤振响应特征,并研究结构阻尼、气动措施及阻尼-气动组合措施对钢-混结合梁后颤振响应特征的影响。结果表明:节段模型在负风攻角下颤振稳定性较好,但在正风攻角下易发生后颤振,颤振临界风速较低,极限环振动稳态振幅随风速增大而增大,且增长较快;后颤振响应具有明显的弯扭耦合特征,且竖向振动参与程度随风速增大而增大,耦合振动频率随风速增大而减小,在正风攻角下相位差为10°~40°,在0°风攻角下相位差可以忽略;增加结构阻尼或安装气动措施均能有效提升钢-混结合梁颤振起振和临界风速,其中气动措施的提升效果更显著,且两者控制效果可以叠加。

新型自复位耗能剪力墙的数值模拟

为了提高剪力墙体系的耗能能力和复位能力,增强剪力墙结构震后可恢复性,提出一种新型自复位耗能剪力墙,该新型剪力墙在墙肢连梁中段断开安装耗能阻尼器,在墙角处开设水平缝,提供摇摆。介绍了新型自复位剪力墙的构造以及设计方法。通过非线性数值模拟,建立了新型自复位耗能剪力墙的精细有限元模型,并且以轴压比、单片墙肢预应力筋根数、预应力筋间距为分析参数,建立了6个数值分析模型,结果表明,墙肢轴压比的降低可以减小模型的残余变形,当轴压比为0.4时,最大残余变形率仅为4.5%;相比于SW4,当预应力筋增加一半时,残余位移减小了65.8%,因此,通过减小构件轴压比以及增加预应力筋来减小新型自复位耗能剪力墙的残余变形,提高复位能力的效果是显著的。

大跨度钢混组合梁斜拉桥黏滞阻尼器减震研究

大跨度斜拉桥作为A类桥梁,通常采用黏滞阻尼器进行耗能减震,以控制E2地震作用下结构的内力及位移。为研究不同的阻尼参数对钢混组合梁斜拉桥的的影响规律并得到最优阻尼参数组合,采用midas Civil 2021程序建立某390 m跨组合式钢混组合梁斜拉桥有限元分析模型,应用非线性时程分析法,计算结构的地震响应并对其进行阻尼参数敏感性分析。对主塔进行弹塑性分析,得到截面的屈服弯矩。结果表明,黏滞阻尼器对钢混组合梁斜拉桥地震作用下的内力和位移控制效果较好,安装黏滞阻尼器后的桥梁主塔处于弹性状态,结构受力满足要求。

某轻客低速轰鸣分析与改进

某轻型客车在11001500 r/min转速区间加速工况下存在明显车内轰鸣问题,严重影响乘坐舒适性。该文通过对激励源、悬挂结构传递路径和车身响应详细诊断和分析,判断根本原因为传动系扭转振动激励过大、激励前悬挂系统模态导致振动传递到车身零部件与声腔模态耦合引起车内轰鸣问题。最终通过在前风窗下横梁和尾门增加复合车身解决方案、前围板凸筋加强和前转向节增加动力吸振器解决了轰鸣问题。该文分析方法和优化方案为解决类似问题提供了重要的参考价值。

复合铅芯阻尼器减震性能研究及在剪力墙结构中的应用

剖析复合铅芯阻尼器的构成、作用机理与特点,对两个复合铅芯阻尼器进行了低周循环往复加载试验,试验结果表明,复合铅芯阻尼器屈服位移小,滞回曲线饱满,具有较大的耗能能力和较好的耐疲劳性能,采用双线性模型模拟阻尼器的力学性能偏保守,但对整体结构分析而言偏安全。最后将复合铅芯阻尼器首次应用在高烈度区山地高层剪力墙结构中,对附加复合铅芯阻尼器的高层剪力墙结构的耗能表现与减震性能进行了考察,分析结果显示,在多遇地震下,复合铅芯阻尼器使结构X向和Y向的层间剪力平均值分别降低了11.3%和15.6%,在罕遇地震下,复合铅芯阻尼器耗能占比达12%,阻尼器滞回曲线饱满,能够有效耗散地震输入能量和降低主体结构损伤,满足规范“大震不倒”的性能要求。

复合式电磁悬挂系统馈能特性分析

为有效回收车辆悬挂振动能量,对馈能影响因素及相互间的关系进行分析。建立复合式电磁悬挂系统(composite electrical-magnetic suspension system,简称CESS)动力学及馈能电路模型,采用功率流的方法分析悬挂系统的能量输入、输出及耗散关系。在考虑传递效率的条件下,分析电阻比、激励频率及振幅对馈能效率与馈能功率的影响。讨论了减振指标及馈能性能之间的关系,通过台架试验分析了外接电阻与悬挂相对运动速度对馈能性能的影响。结果表明:采用功率流的方法可有效分析悬挂能量流动关系,馈能效率和馈能功率受电阻比、激励频率及振幅等因素影响;悬挂系统不能同时满足最大馈能效率和最大馈能功率,悬挂系统减振及馈能性能存在一定的相互制约关系。

电流变体特性及电流变体应用器件的进展

本文详细评述了电流变体（ＥＲＦ）材料的组成、工作机理及其流变力学性能，提出以Ｂｉｎｇｈａｍ塑性体来近似描述电流变体的流变特性，综述了电流变体在智能材料、汽车离合器、液压阀门等器件中的应用，给出了含电流变体的双层智能复合材料梁单层、双层加电状态对其振动特性的影响，设计了含电流变体的主动控制式减振器，并对其在外加电场作用下的减振性能进行了评价。