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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

复合结构磁流变减振器设计与特性分析

当磁流变减振器半主动功能失效时,为保持其阻尼性能仍具一定的自调节性或实际路况不需无级调节时,节省不必要的能耗,提出用于车辆半主动悬挂系统的被动与半主动功能自动切换的复合结构磁流变减振器。针对其复合结构,根据磁流变流体的本构方程、流体力学和电磁场理论建立阻尼特性模型和可控性能模型,并应用磁流变特性将复杂的阻尼性能模型进行简化以利于结构设计,同时依据优化设计方法实现了半主动和被动结构的协调一致。以实例仿真分析验证了其可控性能。

隔振器过载振动复合环境试验研究

目的为了对试验产品的过载振动复合环境进行充分的考核,同时兼顾经济性和便捷性。方法选取橡皮绳、振动台系统进行过载复合环境试验,并分析橡皮绳、振动台系统的可行性,讨论其应用范围。结果从橡皮绳的拉伸曲线可以看出,橡皮绳的变形在5%以内刚度较大,变形超过5%刚度较小。在橡皮绳较小刚度区间,对隔振器进行振动试验,结果很好。结论采用橡皮绳、振动台系统进行隔振器过载复合环境试验不仅能够节省成本,缩短试验周期,而且能够达到很好的试验效果。

一种新型复合MR阻尼器的设计与磁路仿真分析

针对土木工程的特点,从保证磁流变阻尼器的阻尼性能、节省控制系统的能耗和提高阻尼器的安全稳定性能出发,设计了一种具有较好的被动和半主动控制功能的新型复合结构磁流变阻尼器,并建立了这种磁流变阻尼器的力学模型。根据电磁场理论,设计了具有永磁体与通电线圈的复合结构磁流变阻尼器的磁路,再利用ANSYS软件对该磁路与结构参数进行仿真分析,结果表明复合结构MR阻尼器比传统普通结构MR阻尼器具有更优越的可控性及安全稳定性能,为设计具有适当力值需求的复合磁流变阻尼器提供有效手段。

复合式电磁作动器设计及特性试验

为回收车辆悬挂振动能量,解决减振及馈能之间的矛盾,提高悬挂系统可靠性,以某型军用轮式越野车辆为基础,设计了一款旋转电机与磁流变减振器(MRD)并联的复合式电磁作动器。以齿轮齿条作为运动转换装置,利用多目标遗传算法(MOGA)对MRD进行了优化设计,并对电机、减速机进行了参数计算和选型。加工试制了原理样机,分别对该复合式电磁作动器基础阻力、主动出力特性、馈能特性及MRD示功特性进行了试验研究。结果表明:该复合式电磁作动器可实现最大主动出力1 930N,悬挂相对运动速度0.52m/s条件下馈能电压可达43V,而MRD部分2A电流下最大阻尼力为1100N,可调倍数接近6,各项指标满足设计要求,适用于车辆工程领域。

巨型钢框架预应力复合支撑体系性能初探

为研究悬挂式巨型钢框架-预应力复合支撑体系的结构性能,基于工程实际,建立该体系的三维空间模型,运用非线性有限元方法对该结构进行了竖载静力分析、风载静力分析、模态分析以及地震动时程分析,结果表明,新型复合支撑有效改善了巨型梁的竖载受力性能;水平荷载作用下体系侧移曲线总体呈弯曲型,层间侧移曲线则呈现周期性变化;体系存在密集模态成组及特征相似模态成对现象;附加阻尼有效降低了体系地震动反应,还有效克服了悬挂端位移太大的问题。

金属橡胶/橡胶复合叠层耗能器动力学模型

针对橡胶常温低频段的阻尼性能差,设计开发了一种新型的金属橡胶/橡胶复合叠层耗能器。采用电液伺服材料试验机的位移加载方式,对该复合叠层耗能器进行了动态特性研究。在试验研究的基础上结合理论分析,建立了耗能器的动力学模型,并提出了一种迟滞回线分解识别算法,利用试验数据辨识出了模型中的未知参数。对比仿真与试验结果表明,所建模型可靠且参数识别精度能够满足工程应用的要求。