基于阻尼器参数及算法的附加阻尼比计算探讨

以实际工程案例为背景,分析在不同地震强度下黏滞阻尼器参数对结构附加阻尼比的影响,以及规范方法与能量比值法对附加阻尼比的计算差异。考虑阻尼系数、阻尼指数以及地震强度等因素,采用Etabs软件对案例进行参数分析。研究结果表明:不同强度地震下阻尼系数和阻尼指数与附加阻尼比的关系均呈抛物线状,先增大后减小,存在最优解,且随着地震强度增加,最优解参数变大;阻尼系数或指数较小时,多遇地震下阻尼比最大,阻尼系数或指数适中时,设防地震下阻尼比最大,阻尼系数或指数较大时,罕遇地震下阻尼比最大;楼层矮、扭转效应小或者地震强度小时规范方法计算的附加阻尼比大于能量比值法,而对于楼层高、扭转效应明显或者地震强度较大时二者的关系会随之发生改变。

大跨悬索桥吊索阻尼比影响因素分析

确定大跨悬索桥吊索的阻尼比及其影响因素是设计中的难点,且目前吊索流固耦合二维数值计算中吊索阻尼比取值的实际工程意义不太明确,为了利用二维流固耦合计算实际工程中吊索的风振特性,其中吊索断面刚度和阻尼的取值至关重要,为了研究吊索断面的阻尼特性,采用自由振动衰减法和有限元方法分析了吊索初始张力、长度、直径、风速、约束条件以及吊索位置对吊索阻尼比的影响。结果表明:吊索阻尼比随其初始张力的增大而增大,吊索阻尼比随其直径和长度的增大而减小;吊索阻尼比随风速的变化而变化;吊索两端为固定端约束时的阻尼比大于吊索两端为固定铰约束时的阻尼比;吊索的跨中阻尼比最小,从跨中向两端吊索阻尼比逐渐增大。因此在吊索流固耦合计算时,吊索阻尼比的取值随吊索初始张力、长度、直径、风速、约束条件以及吊索位置的不同而不同。

基于DIC法的混凝土三点弯曲梁断裂性能试验研究

为研究不同初始缝高比对混凝土断裂性能的影响,设计了3组初始缝高比分别为0.2,0.3和0.4的共15根三点弯曲梁试件。利用数字图像相关法(DigitalImageCorrelation,DIC)测得试件表面全场应变及位移数据,与采用传统夹式引伸计测得裂缝口张开位移(CMOD)、裂尖张口位移(CTOD)以及临界有效裂缝扩展长度计算值进行了对比分析。结果表明:DIC采集的CMOD及CTOD值与引伸计实测值吻合良好;基于DIC方法测得的临界有效裂缝扩展长度与公式计算结果基本吻合,误差在8%以内;从通过DIC方法得到的水平方向应变图,可观测出断裂全过程的裂纹的扩展路径。综上,DIC方法能较为准确地应用到混凝土断裂试验中。

面向多性能目标的广义肘节机构优化设计方法及减震应用

传统肘节机构需要占用较大使用空间,且目前关于其时变位移放大能力的理论分析并不完备。针对以上的不足,提出广义肘节机构,其占用空间小且布置灵活,传统肘节机构仅为其特例。以广义肘节机构位移增量放大系数变化规律为基础,给出比较广义肘节位移放大能力的标准与简化参数,提出以合理确定肘节侧移量限值为前提的最大化广义肘节机构位移放大能力的几何参数优化方法。阐明广义肘节机构位移放大能力与耗能之间的关系,提出计算广义肘节减震方案附加等效阻尼比的方法,进而结合时变阻尼比与肘节几何优化方法提出面向多级性能设防目标的广义肘节机构减震方案设计方法。通过算例分析验证该设计方法的有效性和可行性。

三边形型面接触从间隙到过盈的数值分析

以三边形型面连接为分析对象,使用几何作图法、参数作图法对型面进行了建模;用初始位移法和直接位移法分析了型面连接从间隙配合到过盈的过程,用阻尼法实现了型面连接从正转到反转过程。针对具体的算例,型面连接的钢材硬度建议取为35~45HRC,退出力矩不宜超过28kN·m,按此结果设计的型面连接轴系运行状态良好。由此表明:初始位移法、直接位移法以及阻尼法是解决有刚体位移接触问题的有效方法,特别是遇到一些不能通过平移调整接触条件来解决接触问题时,采用上述方法优势更突出。

九江长江公路大桥斜拉索振动特性研究

为研究斜拉索在主梁振动形成的端部位移激励下的振动特性,在斜拉索面内振动、理想索、垂度为抛物线和满足Hook定理的假设下,建立了考虑主梁端部激励的斜拉索非线性振动控制方程,阐明了端部位移激励引起斜拉索大幅横向振动的机理。利用动力有限元方法计算九江长江公路大桥的动力特性,根据频率匹配关系,初步确定可能发生大幅振动的斜拉索。利用推导的振动控制方程,对可能发生大幅振动的斜拉索进行数值积分分析,得到了各斜拉索内共振和参数共振的共振区,发现足够的斜拉索阻尼比可以避免斜拉索产生大幅振动。

T型三撑杆索穹顶预应力计算方法与参数分析

针对传统索穹顶构造形式单一及环向刚度弱的缺陷,提出一种T型三撑杆索穹顶。采用节点平衡法与求解超静定结构的位移法相结合的方法,推导出T型三撑杆索穹在考虑自重情况下结构初始预应力分布的计算公式;对索穹顶结构进行参数分析,讨论了矢跨比和撑杆高度对结构初始预应力分布的影响,给出了结构在忽略自重的情况下初始预应力计算表,得出了适用于T型三撑杆索穹顶结构的参数合理取值范围。研究表明,T型三撑杆索穹顶结构初始预应力与矢跨比、撑杆高度均成反比,撑杆高度的影响程度更大,该结构适宜矢跨比为1/20~3/20,适宜撑杆高度为斜索角度tan10°~tan20°时的取值。

等效阻尼比模型对高桩码头地震位移需求的影响分析

替代结构法是基于位移的高桩码头抗震设计方法中确定地震位移需求的主要方法之一,等效阻尼比则是该方法的关键参数,但不同码头抗震设计规范采用的计算模型差异较大,另外一些文献也专门针对码头提出相关模型。为分析等效阻尼比模型对地震位移需求的影响,对3个码头案例分别采用替代结构法和非线性时程分析方法进行位移需求分析,在分析中考虑规范和文献采用的4种阻尼比模型,计算两种方法结果的比值,并对位移比进行统计分析。结果表明,由4种阻尼比模型进行非线性静力分析得到的位移与采用非线性动力时程法分析得到的位移之比均值在0.8~1.2,位移比服从对数正态分布;规范公式精度较文献公式差,建议对于灌注桩和钢管桩码头采用长滩港码头设计标准中的公式;对于预应力混凝土桩码头宜采用ASCE COPRI 61-14的公式,同时当保证率分别取50%左右、75%和95%时,建议将位移需求结果分别乘以1.10、1.25和1.65的放大系数以提高结果的可靠性。

基于EDEM分析的颗粒阻尼参数研究

本文以单层钢框架模型为研究对象,采用初始位移起振法对空腔顶端施加初始偏离位移,突然释放后使构件产生自由振动,通过试验模态分析软件计算相应的阻尼比,并应用EDEM离散元软件进行颗粒阻尼主要影响参数(质量比)的模拟分析。

基于反应谱的附加阻尼比计算方法及工程应用

随着消能减震技术的发展和应用,采用阻尼器产品的工程项目迅速增多,其中有较大比例的项目采用的是位移型金属阻尼器。采用这类阻尼器时需要计算结构小震附加阻尼比,目前《消能减震技术规程》(JGJ 297—2013)中建议计算小震附加阻尼比的方法有两种:时程分析法和基于反应谱的线性迭代法,这两类方法在实际应用时相对比较复杂。例如:采用时程分析法时需要选取多条地震波进行分析,选波和计算都比较繁琐;线性迭代法则需要进行多次迭代,并且每个模型中阻尼器的等代截面需要不断调整,工作量大,效率低。提出了一种新的基于反应谱的附加阻尼比计算思路,可称之为"放大刚度法",整个分析过程只需在一个分析模型中调整即可算出结构相应的附加阻尼比,方便可靠。该方法特别适用于方案设计阶段以快速确定阻尼器的参数和附加阻尼比的大小,减小设计方案的周期。本文还对一个实际工程项目用该方法进行阻尼比的计算和阻尼器参数确定,并且用时程分析法进行复核,验证了该方法的可靠性。

墙式连接位移型消能器在框架结构中的优化研究

通过将规则框架结构连续化为均匀剪切悬臂梁,开展振型分解反应谱分析,推导在框架结构中均匀布置墙式连接位移型消能器的有效附加阻尼比的理论计算公式。根据该公式对框架结构中均匀布置的消能器进行参数优化研究,并扩展得到分段均匀布置时消能器的参数优化分析。研究表明:不同峰值加速度地震输入时消能器的有效附加阻尼比存在极大值,超过极值点时地震作用增大,有效附加阻尼比降低明显;当结构布置和设计地震工况确定时,消能器存在耗能效率最优的屈服承载力;消能器分段均匀布置时,可实现更优化的滞回耗能性能。非线性时程算例分析表明理论参数分析的结论合理。