Vibration control in reticulated shells using viscous dampers system

A finite-element analysis program was developed for the reducing vibration system of viscous damper incorporated into reticulated shells, and a lot of numerical calculations were done on vibration control in reticulated shells. With viscous dampers suitable for reticulated shells designed are developed, and performance tests run for them one K6 reticulated shell model is designed and developed, and a reducing vibration shaking table experiment was conducted with a viscous damper on this shell model. All these come to a conclusion that the reducing vibration system of viscous damper can be applied to reticulated shells.

利用负刚度磁流变阻尼器的单层球面网壳三维隔震研究

网壳结构三维隔震是备受关注的研究热点之一。已有的研究聚焦于被动型三维隔震装置,其在竖向的性能参数无法实时调控。为解决这一问题,将负刚度磁流变阻尼器(magnetorheological negative stiffness dampers,MRNSDs)与预压弹簧装置(prepressed spring devices,PSDs)并联,形成一种可调节阻尼力的竖向隔震装置(MRDNSD-PSD)。面向延长受控结构竖向自振周期的目标,建立了MRNSD的控制策略及其实施方法,利用其模拟了该控制装置的滞回响应。以某周边支承单层球面网壳作为研究对象,将含有MRNSD-PSD的半主动三维隔震系统、两种不同的被动三维隔震系统分别用于提升该结构的抗震性能。通过数模模拟,对上述受控和无控结构进行了地震响应分析。数值结果表明,三种隔震系统均可有效降低结构地震响应,但半主动隔震系统较被动型隔震系统能够提供更优的竖向加速度和竖向位移控制效果。

MR智能阻尼器对空间网壳结构的风振抑制分析

磁流变液(MR)智能阻尼器是一种新型智能材料减振装置,可用于空间网壳结构的风振抑制。以适当方式和空间网壳结构结合即形成智能材料杆件空间网壳结构。建立了智能材料杆件有限元模型,研究了磁流变阻尼器布置方式和控制策略对空间网壳结构抗风减振的影响。将MR阻尼器设置于网壳结构径向肋杆处优于设在结构环向杆件处。不同控制策略导致不同的风振控制效果。Passive-off控制策略的风振抑制效果较差;Passive-on策略对控制结构的位移响应效果较好,而对控制结构的速度响应和加速度响应效果不佳。半主动控制策略对控制结构的位移响应、速度响应和加速度响应均较理想。针对不同风荷载作用,采用相同阻尼器布置方案和控制策略,结构风振控制效果大致相同。

网壳结构的粘滞阻尼减振分析与试验研究

本文将粘滞阻尼器引入网壳结构，针对网壳结构粘滞阻尼器减振系统，编制了有限元分析程序，并对网壳结构进行了大量的振动控制分析和计算．作者设计制做了适合网壳结构的粘滞阻尼器，进行了性能试验；在此基础上设计制作了一个球型网壳结构模型，并进行了粘滞阻尼器减振的地震模拟振动台试验。

网壳结构的粘弹阻尼器减振分析

本文将粘弹阻尼器引入网壳结构,针对网壳结构粘弹阻尼器减振系统,编制了有限元分析程序,利用该程序对单层球面网壳和单层柱面网壳进行了大量的减振分析。计算结果表明,粘弹阻尼器减振系统对大跨网壳结构的减振效果是十分明显的,是一种适合大跨网壳结构的减振系统。

单层柱面网壳的粘滞阻尼器减振分析

采用粘滞阻尼器减振系统对单层柱面网壳的减振效果进行了较为系统的分析,分别考虑了阻尼系数C0、结构自身阻尼比ζ、屋面质量和结构自身刚度对结构减振系数δ的影响,同时考察了设置阻尼器的数目以及阻尼器的位置的影响。通过较大规模参数化分析,基本了解了粘滞阻尼器减振系统在单层柱面网壳中的减振规律。

单层网壳结构的阻尼减振控制分析

对凯威特型单层球面网壳结构进行了削弱杆件刚度、附加阻尼器杆件的减振控制研究。削弱部分原有杆件的刚度后,附加阻尼减振杆件。根据阻尼杆件的力学特性,在ANSYS软件中建立附加阻尼杆件的数值计算模型,根据阻尼杆件的不同位置进行结构建模及动力分析,主要考察阻尼杆件的布置位置对网壳结构减振效果的影响,以附加斜杆和附加环杆两种方式为例进行了网壳减振结构地震作用分析。研究结果表明:阻尼杆件的布置位置对网壳结构的减振控制效果有非常重要的影响,通过合理削弱原有杆件刚度并设置附加阻尼杆件,可以使网壳结构的位移、加速度和杆件内力等动力反应有较大的降低。

替换阻尼杆件的双层柱面网壳被动控制振动台试验研究

本文在拟动力装置上对自行设计的孔隙式粘滞阻尼杆件进行了性能测试,并用其替换双层柱面网壳的部分下弦杆进行了被动减震控制的振动台试验,输入了多种能级的不同地震动,针对替换不同位置和数量的阻尼杆件进行了多种工况下的试验研究。试验结果表明减震效果明显,与理论分析结果吻合较好。

ER/MR智能阻尼器对空间网壳结构地震反应的半主动控制

本文提出了ＥＲ／ＭＲ智能阻尼器对空间网壳结构地震反应半主动控制的设计计算方法。文中，在推导了ＥＲ／ＭＲ智能阻尼器杆件有限单元模型的基础上．建立了设置ＥＲ／ＭＲ智能杆件的网壳结构地震反应的运动方程，应用本文提出的局域半主动控制策略，我们得到了ＥＲ／ＭＲ智能阻尼器对空间网壳结构地震反应半主动控制的计算方法。工程实例的计算结果表明：ＥＲ／ＭＲ智能杆件是一种不会失稳的控制装置，在结构上合理布置ＥＲ／ＭＲ智能杆件和合理选取 ＥＲ／ＭＲ智能杆件的参数可获得较好的减震效果．

黏滞阻尼器在单层网壳结构中的优化布置

目前采用黏滞阻尼器对单层网壳结构进行减振控制时,阻尼器最优布置位置通过试算确定。针对此问题,推导了地震作用下黏滞阻尼器耗能公式,提出了以能量比例系数为评价指标的阻尼器优化布置准则。以单层球面网壳和单层柱面网壳为例,对比分析了地震作用下分别采用优化布置准则与现有布置方式布置阻尼器时结构最大节点位移减振系数,验证了所提出优化布置准则的正确性及在单层球面网壳和单层柱面网壳中的适用性。

单层球面网壳的粘弹性阻尼器减震控制参数分析

通过数值计算方法,分析了粘弹性阻尼器的特征参数对减震效果的影响规律.考虑阻尼器的等效刚度系数不变而等效阻尼系数改变和等效阻尼系数不变而等效刚度系数改变两种情形,并分别选取加速度峰值为70gal和400 gal的El-Centro波、Taft波和天津波作用于无控和受控单层球壳,利用ANSYS进行非线性动力时程分析,得到球壳受控前后的最大节点位移、杆件的最大轴力、最大支座反力以及不同阻尼器参数情形下的减震系数.结果表明:阻尼器参数决定减震效果的好坏;不同地震波作用下的减震规律有所不同;罕遇地震作用下减震效果更明显.

双层球面网壳结构的阻尼替代杆件减振控制研究

采用阻尼杆件替代双层网壳结构中的部分下弦杆件,既不改变原结构的网格形式,又对其进行有效的减振控制。在ANSYS软件中建立粘弹性阻尼杆件的数值模型,采用阻尼杆件对网壳部分下弦杆件进行替换,建立网壳减振结构数值模型;分别采用8种阻尼杆件替换方式对结构进行控制,进行结构的三维地震作用分析,在三种常用II类场地地震作用下考察替换杆件布局对结构控制效果的影响。研究表明:阻尼杆件布局方式对结构动力响应的控制效果有较大影响,合理布置阻尼替换杆件可以有效降低结构最大节点位移、最大节点加速度、最大杆件轴力等响应,控制效果可以达到20%～30%。

硅油减震器外壳旋压成形工艺探究

针对硅油减震器外壳成形,提出整体式四道次旋压新工艺方案,对每道次进行有限元建模并模拟,分析旋压过程中存在的失稳、塌角等问题,确定了以对称旋轮及带外缘"刚端"坯料的形式进行内筒铲旋的方案来消除缺陷。从实际生产效率及效益角度考虑,外筒壁三道次旋压翻边均采用单旋轮并以90°均布在一台机床上,减少每道次变形程度,降低成形载荷。以模拟结果为基础,开展了内筒与外筒旋压实验,验证了新工艺方案的可行性,最终得到成形良好的工件。

铅挤压阻尼器对网壳结构的减振控制

将具有良好耗能特性的铅挤压阻尼器加设到大跨空间网壳结构中,通过LS-DYNA软件对结构进行了减振效果分析.以施威德勒球壳为例,分析了铅挤压阻尼器不同布置位置对大跨空间网壳结构减振效果的影响,其中阻尼器的布置分别为交叉支撑布置、斜撑布置和混合支撑布置,综合分析表明,在混合支撑布置铅挤压阻尼器的条件下,铅挤压阻尼器减振系统的减振效果最佳,结构顶点位移被降低60.0%.同样在混合支撑布置铅挤压阻尼器的条件下,通过使用IDA的分析方法研究了该减振系统对大跨空间网壳结构倒塌临界荷载的影响,结果表明结构整体倒塌临界荷载提高了0.33倍.

地震作用下压电摩擦阻尼器网壳结构的动力稳定度判定研究

在能量法的基础上推导了杆系结构的动力稳定度判定准则,运用本课题组自主研究的压电摩擦阻尼器的各种参数,并提取参数运用到结构体系中。通过在单层网壳结构中设置压电摩擦阻尼器,利用稳定度判定准则分析了没有压电阻尼器和嵌有压电阻尼器的网壳结构的动力失稳特性。结果表明:结构动力稳定度能量判定准则能够有效地判别结构动力失稳的时刻,能直观的分析结构各个状态的参数。判定过程方便,判定结果直观,并且说明压电阻尼器能有效抑制网壳结构的振动响应。

基于磁流变液阻尼杆件的空间网壳风振半主动控制

对基于磁流变液阻尼杆件的空间网壳结构风振控制问题进行研究.将磁流变液阻尼器与网壳结构杆件结合,形成智能构件空间网壳结构.利用Bingham粘塑性模型描述磁流变液阻尼器的性能,采用Bang-Bang半主动控制算法,提出结构的广义弹性能和广义动能作为评价结构控制效果的指标.对一局部双层凯威特球面网壳结构,采用上层双十字交叉方案布置磁流变液阻尼器,并开展数值计算.结果表明,采用广义弹性能和广义动能指标可较好地反映对结构风振控制的效果.

基于MR阻尼器的空间网壳结构模糊控制

基于模糊控制原理,提出和构建运用于大型杆系空间结构的模糊控制系统和简化模糊控制器组成,包含模糊化接口、规则库、插值查询表等。运用该模糊控制器,实现对典型网壳结构的振动控制和数值仿真。对比分析采用不同结点的位移、速度作为双输入时的结构动力响应。研究表明,该简化的模糊控制器设计简便、易于操作、振动控制效果显著。

铅阻尼器对网壳结构地震倒塌影响分析

综合考虑网壳结构杆件的失稳与失效,利用ANSYS/LS-DYNA软件建立网壳结构的数值模型,分析判别了网壳结构在强震作用下的倒塌破坏模式,包括动力强度破坏、动力失稳破坏和综合破坏三个类型.接着将铅阻尼器以能量等效的原则加入到网壳结构中,在三条不同地震波激励的情况下,分析了铅阻尼器减振系统对网壳结构倒塌模式的影响.结果证实:加入铅阻尼器减振系统之后,网壳结构的倒塌临界荷载被提高了1.11倍,同时网壳结构中的屈服杆件比例提高了3.29倍,与未加铅阻尼器减振系统的情况相比,网壳结构更倾向于发生动力强度破坏.

设置改进型三重摩擦摆支座的双层网壳结构的地震响应分析

改进型三重摩擦摆隔震支座是一种新型隔震支座,通过在传统三重摩擦摆支座四角设置黏滞阻尼器得到。将这种隔震支座用于双层球面网壳结构中,分析设置固定铰支座、传统三重摩擦摆支座和改进型三重隔震支座的三种不同支座的网壳模型。通过地震响应分析,提取了杆件轴力、节点加速度、柱脚反力和支座位移时程曲线。结果表明:与设置固定铰支座的双层网壳相比,改进型三重摩擦摆支座的结构地震响应大大减小;与设置传统三重摩擦摆支座的结构相比,杆件轴力及节点加速度略有增大,但是能有效地减小支座滑动位移,克服了摩擦摆支座因滑移位移大而在建筑中的使用大大受到限制的缺点,改善了下部柱子偏心受压的情况。阻尼器的存在还使上部结构和柱子之间产生拉力,使柱子轴力减小,进一步说明改进型支座具有抗拔性,满足拉压型构造的要求。

单层球壳模拟地震振动台试验及结构减振试验研究

首次进行了较大尺寸及较多杆件和节点的单层球壳模拟地震振动台试验和单层球壳粘滞阻尼器结构减振试验，考察输入不同地震波时，结构的动力响应和该减振系统的减振效果，并与数值结果进行比较，以验证建立的理论分析方法及编制的有限元分析程序的正确性。试验还直接验证了粘滞阻尼器结构减振系统在网壳结构中应用的可行性。