自复位变摩擦阻尼器关键技术研究

提出了一种小吨位自复位变摩擦阻尼器,该阻尼器由摩擦耗能部件、自复位部件、端部连接部件组成。摩擦材料选用高硬度的丁腈橡胶,自复位部件选用碟形弹簧。对7个不同参数的试件进行拟静力试验,检验阻尼器的有效性及可靠性。运用ABAQUS有限元软件建立阻尼器整体三维模型进行非线性分析,得到各工况下的滞回曲线,并利用试验数据对模拟结果进行验证。结果表明,阻尼器耗能能力与橡胶柱长度、加载位移幅值呈正相关,橡胶柱硬度越高阻尼器耗能能力不一定越好,数值模拟与试验得出的滞回曲线吻合较好。

基于自复位刚性滑移隔震支座的高烈度区框架结构抗震性能分析

基于复位橡胶更换时无须顶升上部结构的自复位刚性滑移隔震支座,开展不同荷载、加载位移幅值及加载频率下的滞回特性研究,得到支座水平荷载-位移曲线。在此基础上,通过ETABS软件分别建立采用橡胶隔震支座和自复位刚性滑移隔震支座框架结构有限元模型,并进行地震作用下的非线性时程分析。研究结果表明,自复位刚性滑移隔震支座滞回曲线饱满,稳定性较好,具有良好的隔震作用;橡胶隔震支座和自复位刚性滑移隔震支座均可延长结构自振周期,降低水平地震作用;采用橡胶隔震支座的结构模型在地震影响系数最大值达1.08时,隔震层最大水平位移平均值无法满足规范要求,实际工程中需选用尺寸更大的橡胶隔震支座;可通过调整自复位刚性滑移隔震支座滑动面接触面积满足位移限值,以降低经济成本和隔震设计迭代计算成本。

自复位刚性滑板隔震支座力学性能研究及优化设计

对滑动摩擦元件与复位橡胶元件并联组成的自复位刚性滑板隔震支座进行压剪试验研究,针对不同竖向压应力、不同水平位移幅值及刚性滑块不同初始位置对其力学性能的影响进行分析。结果表明:自复位刚性滑板隔震支座滞回曲线饱满,具备较好的耗能效果,且耗能与竖向压力、水平位移幅值的大小成正比,但刚性滑块与限位块发生碰撞时滞回曲线发生突变。在有限元软件ABAQUS中建立试验试件等比模型,结合数值模拟结果分析突变原因,对支座构造进行创新性优化并详细介绍支座工作原理。对优化后的支座进行压剪试验与数值模拟,对比试验数据与模拟数据,结果表明:自复位刚性滑板隔震支座滞回曲线突变问题得以解决,相比于优化前,其构造更加合理,性能更加稳定。

自复位刚性滑移隔震支座剪切性能试验研究

基于滑动摩擦隔震技术,将滑移隔震支座的摩擦滑移元件和叠层橡胶隔震支座的橡胶元件并联形成自复位刚性滑移隔震支座,并研究该支座的剪切性能,共进行3种竖向压应力作用下的拟静力压剪试验,分析不同竖向压应力及水平剪切变形对支座剪切性能的影响。以试验数据为基准,提出自复位刚性滑移隔震支座恢复力模型。基于ABAQUS软件进行数值模拟分析,验证试验结果及恢复力模型的准确性。研究结果表明,随着自复位刚性滑移隔震支座剪切变形的增大,支座耗能增大,等效刚度及等效阻尼比减小;随着竖向压应力的增大,支座耗能、等效刚度及等效阻尼比均增大。试验与数值模拟得到的自复位刚性滑移隔震支座水平荷载-位移滞回曲线较吻合,滞回曲线均符合提出的恢复力模型。

玄武岩纤维布加固木柱轴压性能试验研究与有限元分析

为研究玄武岩纤维布(BFRP)加固木柱的轴压性能,通过改变BFRP包裹层数和间隔包裹距离,对21根圆形截面短柱进行了轴心受压试验。观察试件的加载破坏过程及破坏形态,获取了试件的荷载-位移曲线和荷载-应变曲线,分析了影响木柱轴压性能的因素;采用ABAQUS有限元软件对BFRP间隔加固木柱进行了有限元模拟分析,模拟结果与试验结果吻合较好。模拟结果和试验研究表明,采用BFRP加固的木柱较未加固的木柱其承载力和位移延性性能显著提高。

自复位刚性滑板隔震支座试验研究

近年来组合隔震体系在工程抗震领域应用日益增多。本文基于组合隔震技术将滑板隔震支座的摩擦滑移元件和叠层橡胶隔震支座的橡胶元件并联形成一种新型隔震支座——自复位刚性滑板隔震支座。通过试验研究不同压力、加载位移及水平加载频率与滞回特性的相关性等性能,基于ABAQUS有限元软件对该支座进行数值模拟分析。研究结果表明:数值模拟结果与试验结果吻合较好;自复位刚性滑板隔震支座具有更高的竖向承载力,支座滞回曲线稳定饱满,拥有良好的隔震效能,是一种可适用于工程应用的隔震支座。

屈曲约束支撑核芯板在常幅加载下的高阶屈曲演化研究

屈曲约束支撑(BRB)因具有稳定滞回曲线、优异耗能效果、造价低等优点,近年来在抗震设计中的应用越来越多。通过对3组全尺寸一字形钢芯BRB进行不同加载制度下的拟静力试验,得到相应滞回曲线和骨架曲线。通过试验结果对比BRB在不同加载制度下的基本力学参数及低周疲劳寿命,评估其累积滞回性能。对核芯板参数对BRB累积滞回性能的影响进行研究。首先通过对屈曲约束支撑核芯板高阶屈曲演化过程的研究,发现屈曲半波数随着加载幅值逐渐增大后趋于恒定值,该恒定值与核芯板厚度成负相关。然后通过对核芯板耗能机理、局部应力应变集中现象进行理论分析,得出间隙与核芯板厚度之比与应变集中成正相关的结论。

基于雨流计数法的屈曲约束支撑的塑性变形研究

屈曲约束支撑(buckling restrained brace,简称BRB)具有滞回曲线稳定饱满的优点,近年来已被广泛应用于工程设计中。从3组BRB不同加载制度所得的滞回曲线出发,建立了BRB的Bouc-Wen数值模型,在输入地震波后提取滞回曲线验证了数值模型的准确性。根据雨流计数法对损伤统计的原理,编写计算程序后对单自由度BRB钢框架计算模型所受到的地震损伤进行了统计,通过等效塑性应变理论验证了采用数值模型以雨流计数法统计BRB塑性变形的准确性。

聚乙烯醇纤维对磷建筑石膏基复合材料性能的影响

为了改善磷建筑石膏强度低、韧性差的不良特性,本文在磷建筑石膏基复合材料中掺入不同直径和掺量的聚乙烯醇纤维,通过试验分析探究聚乙烯醇纤维对磷建筑石膏基复合材料工作性能和力学性能的影响。结果表明,聚乙烯醇纤维的掺入能够显著降低浆体的流动度和缩短浆体的凝结时间。同时,聚乙烯醇纤维的掺入可以显著提高复合材料的力学强度,当纤维直径为15μm、体积掺量为1.6%时,复合材料的力学性能最佳,抗折强度、抗压强度、抗弯强度和抗拉强度分别为10.071、13.25、10.73和2.89 MPa。此外,通过SEM对材料结构的微观形貌进行观察,聚乙烯醇纤维能够分散在磷建筑石膏的孔隙和裂缝中,使复合材料的内部结构更加密实,提高了复合材料的力学性能。

PVA纤维增强磷建筑石膏基复合材料的性能

磷石膏是目前对环境污染较为严重的大宗固废之一,制备磷建筑石膏是解决磷石膏综合利用的重要途径。本文通过加入PVA纤维提高磷建筑石膏的韧性和强度,研究了不同长度和掺量的PVA纤维对磷建筑石膏基复合材料工作性能和力学性能的影响规律,并通过SEM扫描观察结构的微观形态,对影响机理进行了初步的阐述。结果表明:PVA纤维可以降低磷建筑石膏基复合材料浆体的流动度和缩短浆体的凝结时间;PVA纤维的加入可以显著提高磷建筑石膏基复合材料的力学性能;综合各项指标,在PVA纤维的长度为12 mm、掺量为1.6%时PVARGC的性能最佳。

不同长度的短切玄武岩纤维混杂对磷建筑石膏基复合材料性能的影响

为了探究不同长度的玄武岩纤维(BF)共同作用时对磷建筑石膏基复合材料(PBGCM)的影响,在磷建筑石膏中加入不同长度的混杂BF,得到混杂纤维增强PBGCM。通过正交试验,从直观分析、极差分析、方差分析对其力学性能和工作性能及不同纤维长度的协同作用机理进行了研究。结果表明:3 mm和15 mm BF混掺对PBGCM的力学性能增强效果往往比3 mm和15 mm BF单掺更好;PBGCM的最大绝干抗压强度、绝干抗拉强度、绝干抗折强度分别比未掺纤维的磷建筑石膏高50.10%、122.15%、79.43%;3 mm和15 mm BF混掺对PBGCM的工作性能减弱效果小于15 mm BF单独加入。3 mm BF对PBGCM的力学性能和工作性能都有极显著的影响;15 mm BF除对其绝干抗压强度没有显著影响外,对其他性能均产生极显著的影响,且影响效果比3 mm BF更大。