黏滞阻尼器钢框架减震结构非线性反应探析

针对黏滞阻尼器钢框架减震结构,采用Midas对结构进行7度罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,对比普通钢框架抗震结构弹塑性时程分析的结构响应,评价黏滞阻尼器钢框架减震结构抗震性能。研究结果表明:黏滞阻尼器钢框架减震结构在罕遇地震下,最大层间位移角小于1/50的限值,其时程位移及加速度响应均小于普通钢框架抗震结构,黏滞阻尼器钢框架减震结构拥有更加良好的地震耗能能力。同时,对三种不同布置形式的黏滞阻尼器钢框架减震结构进行弹塑性时程分析,得出黏滞阻尼器平行或对称布置,可发挥最大抗震效应的结果。

TMD在基础隔震结构地震响应控制中的应用分析

文章对TMD在减小基础隔震结构地震响应方面进行了系统研究。首先,将基础隔震结构的上部结构简化为单自由度;然后以等效简化模型为基础,以隔震层相对基础的均方根值位移最小为原则,对TMD进行了数值优化设计;最后采用TMD的优化频率和阻尼,对该基础隔震结构进行了地震时程分析,评价了基础隔震结构的位移、加速度和层间剪力。研究结果表明:TMD能够减小基础隔震结构的地震响应,并且随着TMD质量的增加,减震效果提升,且均方根减震率普遍高于峰值减震率。研究成果可为用TMD减小隔震结构的地震响应提供理论上的参考。

钢丝绳隔振器结构抗冲击设计与优化

为了提高钢丝绳隔振器的抗冲击能力,对现有舰用钢丝绳隔振器进行了基于橡胶材料的结构改进,并通过建立相应的有限元模型完成了模态分析和冲击响应仿真计算。计算结果分析表明:改进后的隔振器在振动特性方面与原隔振器相差不大,能保证隔振器应有的隔振效果,而在抗冲击方面,改进措施能够大幅度下降隔振器连接设备所受的冲击加速度峰值,并且改善了冲击响应时域曲线形状,以便于更有针对性地进行隔振器结构抗冲击优化。

木构古建筑柱与柱础的摩擦滑移隔震机理研究

通过对木构古建筑柱础和柱架形式及特性的分析,建立了柱与柱础的摩擦滑移隔震体系模型,给出了柱脚滑移判定条件;运用随机振动理论FPK方程提出了柱与柱础间滑移量在白噪声过程作用下的计算公式;并进行了摩擦滑移隔震位移量的试验测定。试验与计算表明,柱与柱础间因摩擦滑移而隔震耗能,提出的滑移量计算公式是可行的。研究结果可为木构古建筑的抗震性能研究提供借鉴作用,并对古建文物的保护加固提供科学依据。

近地空中爆炸作用下钢框架结构冲击响应

采用多物质欧拉与拉格朗日耦合算法,对框架结构和混凝土地面采用Lagrange单元、空气和炸药采用多物质ALE单元,建立流固耦合有限元模型,对一个五层的钢框架结构在近地爆炸作用下冲击压力波的传播过程、结构冲击响应和变形以及破坏过程进行了数值模拟。数值模拟分析结果表明,拉格朗日-欧拉耦合算法较好地模拟了爆炸冲击波在介质中的传播和作用在结构上的爆炸荷载效应。在爆炸近区,空气爆炸冲击波的衰减速率快;爆炸产生强烈的冲击波首先使钢框架结构正面的柱和梁柱节点区产生很大的塑性变形,钢框架柱在发生爆炸的瞬间失去承载能力,最终导致建筑物整体倒塌。考虑结构变形和流体荷载间的相互影响可以较真实地模拟结构在爆炸荷载作用下的连续倒塌过程,为研究结构在爆炸荷载作用下的连续倒塌提供了有效手段。

基于状态空间法的SMA-复合支座隔震结构分析

研究了SMA(shape memory alloy)绞线-叠层橡胶复合支座的工作原理,将结构控制理论中的结构状态空间法应用到该复合支座隔震结构的数值模拟分析中。建立了普通框架、安装叠层橡胶支座和安装SMA复合支座框架的结构状态方程,应用SIMULINK工具箱建立结构仿真模型,得出不同条件下框架结构的时程反应曲线。通过对比分析可以看出SMA-复合支座能很好地改变结构的隔震效果,应用状态空间法进行SMA-复合支座隔震结构的数值模拟分析简单准确。

土木工程结构中隔震技术的发展

综述了土木工程中隔震技术的发展过程、现状及基本原理 ,并对其发展前景做了预测。

砌体结构工程抗震软件的结构隔震功能及算例分析

在砌体结构抗震软件开发过程中，为完善软件功能，添加了结构减震设计验算程序。作为首次应 用性软件开发，暂只包含橡胶垫隔震的设计与验算功能。本文主要介绍了软件应用时，橡胶垫隔震支座 的设计过程，并通过对一个模拟的８层砌体建筑进行隔震设计与对比分析，给出了隔震设计后隔震效果 的有关结论。

地下爆炸冲击波引起的基底滑移隔震建筑的动力响应

对埋置在土体中的圆形衬砌内发生意外爆炸引起的附近地表的滑移隔震建筑 (考虑了土 结构相互作用 )的动力响应进行了研究。在土 结构相互作用分析中 ,分别采用有限元、无穷元和集中质点体系建立了衬砌周围的有限土区、四周的无限土区以及基底滑移隔震建筑的计算模型 ;在基底滑移隔震分析中 ,提出了用连续摩擦力模型取代传统的库仑摩擦力模型 ,避免跟踪啮合滑移的过渡边界并可减小计算误差。通过数值模拟 6层基底滑移隔震建筑在遭受地下爆炸冲击波作用且考虑土 结构相互作用所产生的动力响应 ,分析了基底滑移隔震效果以及不同隔震参数对隔震效果的影响 。

震损底框房屋层间隔震加固设计及性能分析

5.12汶川地震及随后的多次余震导致绵竹市底框房屋遭受不同程度的破坏,本文针对绵竹市典型震损底框房屋提出钢结构+层间隔震快速加固方案,给出关键构造、加固设计方法。采用该方法快速方便地确定了某震损底框房屋层间隔震加固的有关参数,非线性时程分析结果表明,钢结构+层间隔震加固方案有明显的减震效果,能够达到预期的减震目标,同时也验证了上述层间隔震加固设计方法的适用性。

粘弹性复合材料隔冲结构在水下非接触爆炸环境中的瞬态响应分析

以水下非接触爆炸环境为研究背景,在论述隔冲原理及粘弹性材料力学特性的基础上,分析了粘弹性复合材料隔冲结构的各种非线性因素,根据物理样机的实际工况,建立了粘弹性复合材料隔冲结构的有限元模型,仿真计算得到了瞬态激励条件下隔冲结构的动力衰减曲线,经试验验证,证明了该隔冲结构的有效性。

泡沫铝隔冲器设计及其对卫星可展开附件收拢状态力学特性的影响

文章针对泡沫铝隔冲器可能降低卫星可展开附件收拢状态的模态频率及放大振动响应等问题,首次提出一种基于表层填充J-133常温胶的开孔泡沫铝块的扁平式隔冲器,以某可展开数传天线为例开展泡沫铝隔冲器设计与分析,并进行了模态试验和振动试验验证。试验结果表明:所设计的泡沫铝隔冲器使可展开附件收拢状态前三阶模态频率降低不到2.5 Hz,而振动响应平均降低约30%。

粘弹性复合材料隔冲结构在水下非接触爆炸环境中的瞬态响应分析

以水下非接触爆炸环境为研究背景，在论述隔冲原理及粘弹性材料力学特性的基础上，分析了粘弹性复合材料隔冲结构的各种非线性因素，根据物理样机的实际工况，建立了粘弹性复合材料隔冲结构的有限元模型，仿真计算得到了瞬态激励条件下隔冲结构的动力衰减曲线。为隔冲结构设计提供了依据，并为进一步研究以时间和温度双标量为参数的粘弹性材料动力学特性提供了参数。

主余震序列作用下基础隔震结构地震损伤研究

为了定量评估余震对基础隔震结构造成的损伤,采用损伤指数作为性能指标评估主余震序列作用下基础隔震结构的抗震性能。基于速度反应谱可以反映结构由外力作用产生的最大能量,提出一种基于力与能量双匹配的主余震序列型构造方法,将此构造方法构造出的人工主余震序列作为激励,对基础隔震结构进行弹塑性时程分析,并以地震损伤指数作为指标评估该结构的抗震性能。研究结果表明:基于力与能量双匹配的人工主余震序列构造方法可以有效模拟真实主余震序列地震动;对比分析基础隔震框架模型各工况下的损伤指数,发现随着余震峰值加速度的增加,上部结构损伤指数增长超过20%,下部隔震层损伤指数增长超过15%。余震的产生使损伤指数明显增大,结构发生严重破坏。

星箭分离减冲击环结构优化设计

针对星箭分离过程,建立了减冲击环结构模型,并分析了该结构的减冲原理。利用冲击响应谱的时域合成算法计算获得符合冲击谱规范的时域载荷,并以此作为结构优化设计中动力学模型的输入载荷工况。以减冲击环的连续层数、单层支撑块数、连续层厚度、支撑块层高度以及环的外半径和内半径6个结构参数为设计变量,以减冲效果和结构强度、刚度为约束,以质量最轻为目标,建立减冲击环的结构优化设计模型,这是一包含离散变量和连续变量的混合优化问题。为了在跨平台下求解该混合优化问题,采用代理模型策略和自适应模拟退火算法求解,并在最优点处开展结构性能对设计变量的敏度计算,对计算结果进行了分析评估。本研究对强冲击动力学环境下的航天器结构分析与设计有一定的指导意义。

基底隔震框—剪结构的动力模型

在结构连续化假定的基础上,提出了基底隔震结构的剪—弯梁隔震模型,导出了问题的控制微分方程,求出了相应矩阵形式的初参数解,给出了该模型下的频率方程及振型函数的解析表达式。

舰船爆炸试验环境监控摄像机的抗冲击设计

以水下非接触爆炸环境为研究背景,在论述隔冲原理及粘弹性材料力学特性的基础上,分析了粘弹性复合材料隔冲结构的各种非线性因素。根据物理样机的实际工况,建立了粘弹性复合材料隔冲结构的有限元模型,通过仿真计算,得到了瞬态激励条件下隔冲结构的动力衰减曲线。在此基础上完成了摄像机的抗冲击结构设计,并进行了实验室验证,满足了爆炸试验对摄像机的抗冲击要求。

框架结构基础隔震反应分析

借助大型有限元分析软件SAP2000,对某高层框架结构进行了基础隔震与基础固定的地震反应时程分析,通过对比基础隔震与基础固定在同一地震输入下的反应,讨论了两种结构模型的位移、加速度、层间变位角和层间剪力。

减隔震建筑物动力特性对比研究

以某实际的框架建筑结构为工程背景,以该框架建筑结构为基础,分别设计成隔震建筑物和加阻尼器后的减震建筑物,对抗震建筑物、隔震建筑物以及加阻尼器后的减震建筑物进行动力特性研究。本文使用SAP2000有限元软件建立该实际工程的有限元分析模型,同时以建好的该实际工程的有限元模型为基础,分别建立加摩擦摆支座的隔震建筑物和在建筑物加阻尼器的减震建筑物的有限元分析模型,对三个模型的自振周期和振型图进行对比分析,研究自振周期和振型图的变化以及相应的规律。研究结果表明,从抗震结构到隔震结构自振周期变长,从减震结构到抗震结构自振周期变短,三个模型的振型图相近。

某建筑抗震加固有限元分析

以某中学实验楼加固改造工程为例,分别对角钢和碳纤维两种加固措施在加固前和加固后的抗震性能进行了对比分析,运用振型反应谱分析方法对构件承载力的加固等做了有益探索,为今后的加固改造工程提供了参考。