模型结构的压电摩擦阻尼减振控制试验研究

在压电摩擦阻尼器力学性能试验的基础上,对一安装有压电摩擦阻尼器的模型结构进行了地震模拟振动台试验研究。利用MATLAB/Simulink软件平台和dSPACE软硬件资源,建立了压电摩擦阻尼结构控制系统的仿真模型,采用快速控制原型技术对模型结构进行了地震反应振动台试验。通过振动台试验验证了地震作用下提出的压电摩擦阻尼器和以速度响应为输入的模糊控制方法调节阻尼器控制力的有效性。试验结果表明,提出的压电摩擦阻尼器能够根据结构的响应实时调整阻尼器的摩擦力,可以有效减小模型结构在地震作用下的位移反应和加速度反应。     

基于微滑移模型的B-G型叶片干摩擦缘板阻尼器减振特性研究

在干摩擦接触面间引入弹性剪切层来模拟干摩擦接触,考虑摩擦接触界面在振动过程中可能经历完全粘滞、局部滑移、完全滑移三个阶段,提出一种改良的微滑移摩擦阻尼模型。在该阻尼模型基础上对摩擦力-位移迟滞曲线进行了仿真,得到了符合工程实际的迟滞曲线;分析了不同外力下接触面上的摩擦分布,揭示了微滑移模型的本质;利用一次谐波平衡与等效线性化相结合,研究多种参数对阻尼器等效刚度和等效阻尼及减振特性的影响,得到的减振规律为工程中该类阻尼器设计提供了指导。     

半主动干摩擦阻尼器在隔振系统中的抗冲击优化设计研究

建立了吸力型电磁铁的电磁和动力学模型,得到了控制电压与电磁力的关系,通过调节施加在摩擦片上的电磁力,达到控制干摩擦力的目的,从而得到了一个新型半主动式的干摩擦阻尼器。根据最优抗冲力理论,设计了半主动式干摩擦阻尼器与隔振器并联的隔振抗冲系统。通过PID控制,该设计可以在不影响隔振性能的同时,极大的提高系统的抗冲击性能。冲击响应和极限性能分析的结果均表明：该优化设计比传统的抗冲设计具有更高的抗冲击性能。     

磁控摩擦阻尼器对信号塔的地震反应控制

针对常摩擦阻尼器摩擦力恒定的问题,设计一种新型筒式磁控变摩擦阻尼器,并建立磁控变摩擦阻尼器的力学模型。以机场信号塔结构为工程背景,将信号塔的三维空间有限元模型简化为二维串联多自由度模型;采用LQG主动控制算法和界限Hrovat半主动控制策略对磁控变摩擦阻尼器实施控制;讨论常摩擦阻尼器被动控制和磁控摩擦阻尼器半主动控制对地震作用下信号塔结构振动响应的控制效果。计算结果显示,磁控摩擦阻尼器的半主动控制取得明显优于常摩擦阻尼器被动控制的减振效果,在实际工程中有着良好的应用前景。     

半主动变刚度TLCD减振控制的研究

为改进被动式调频TLCD的减振特性,提出了半主动变刚度TLCD减振系统,基本原理是将调频TLCD的弹簧设置成可调谐状态,在振动过程中,根据减振系统的需要适时调整调频弹簧的开关状态。减振系统的刚度由两部分组成,一部分是液体振动的恢复力,另一部分由变刚度装置的弹簧提供。由Lagrange方程建立起半主动变刚度TLCD的运动方程,以一个单自由度结构体系为算例,分析了可变刚度对系统控制性能的影响。外荷载频率与结构的频率比取不同值,比较了被动TLCD、半主动变阻尼TLCD和半主动变刚度TLCD的减振频带。考虑TLCD的频率和结构的实际频率之间存在一定的误差时,研究了半主动变刚度TLCD的减振性能。最后,通过一个五层结构的算例,分别在谐波和地震波作用下,验证了半主动变刚度TLCD对多自由度结构体系的减振特性。研究结果表明,半主动变刚度TLCD具有更宽的减振频带,在TLCD的频率和结构振动的频率存在误差时,仍能保持较好的减振效果。     

改进式被动电磁阻尼器及其应用

为了简单可靠的增加转子轴承系统的稳定性,在线消除油膜振荡等故障、抑制振动,提出了一种利用改进的被动式阻尼器在线增加系统阻尼的方法。被动式阻尼器结构类似电磁轴承,当转子旋转时,在转子表面形成电涡流因而产生电磁阻尼,抑制转子振动,但无需闭环控制,采用直流电流工作。增加直流电可以增加阻尼,但是电流增加会使系统的刚度减小,并且也会引起阻力距和阻尼器的发热,为了提高阻尼器的阻尼特性,又要解决刚度减弱问题,在不改变电磁阻尼器结构的和静态电流的基础之上,提出了增加额外电路增加阻尼的新方法,并通过计算选择合适的额外电路元器件的参数,改进后的阻尼器阻尼效果比原始的明显增加。把改进式被动电磁阻尼器用于转子-轴承系统的油膜振荡在线消除,并与原始阻尼器的减振效果比较,实验证明：同样条件下,改进式的被动阻尼器增加外阻尼在线的消除油膜振荡故障、抑制振动效果更好。     

谐波沉降下变壁厚钢储罐的受力性能

建造在软土地基上的大型钢储罐易产生沉降变形,其中罐周不均匀沉降对储罐结构的影响最为不利。对罐周谐波沉降下的变壁厚浮顶型钢储罐进行有限元参数分析,讨论变壁厚储罐的主要几何参数（包括壁厚变化参数、抗风环梁相对刚度、径厚比和高径比）对储罐结构变形、应力的影响,并比较分析谐波沉降下变壁厚储罐与等壁厚储罐的受力性能。     

连接刚度对调频型颗粒阻尼器减震控制效果影响研究

为明确连接刚度对调频型颗粒阻尼器(Tuned Particle Damper,TPD)减震控制效果的影响,确定实际可用的较优的阻尼器连接刚度范围,设计制作了某钢筋混凝土框架结构1∶30缩尺试验模型及可用于该试验模型的调频型颗粒阻尼器,设计了不同的TPD连接刚度,通过系列振动台试验研究了连接刚度对该型阻尼器减震控制效果的影响。结果表明:合理设计的TPD能有效降低地震荷载作用下结构的位移响应;TPD与受控结构的连接刚度对TPD减震控制效果影响显著,TPD自振频率与结构控制方向基频之比在0.90~1.10内,TPD减震效果较优。     

考虑支座摩擦和墩柱损伤的桥梁用液体粘滞阻尼器参数确定方法

对桥梁阻尼器参数确定方法的相关文献进行了回顾,指出现有常用参数分析法费时费力;而简化分析法存在仅适用于结构保持在弹性阶段、无法考虑罕遇地震下支座摩擦及墩柱轻度损伤等复杂情况的弊端。以非线性静力分析获得的能力曲线为基础,利用性能点、目标点求解时获得的关键参数,结合等效弹性单自由度体系附加非线性粘滞阻尼器的参数确定公式,提出了考虑支座摩擦和墩柱损伤的桥用阻尼器参数确定方法。将本文方法应用于某三跨连续梁桥抗震加固分析,验证了本文方法的实用性及准确性。指出了该方法具有的优势及使用时需注意的问题。本文方法可用于中小跨径桥梁抗震加固时液体粘滞阻尼器的参数确定。     

偏心轮叠层摩擦阻尼器的滞回性能研究

为解决常规摩擦阻尼器过大压力导致的一系列问题,设计一种新型偏心轮叠层摩擦阻尼器。该阻尼器以并联多层叠加的摩擦面的方法,实现在较小摩擦界面正压力条件下获得目标摩擦阻尼力的目的;设置偏心轮加压装置,使得阻尼器实现变摩擦功能,且阻尼器摩擦面在服役期间的待命阶段的预压力为0,以提高阻尼器的可靠性,进一步解决过大压力的问题。通过往复加载试验对该阻尼器的性能进行了研究,获得了偏心轮叠层摩擦阻尼器阻尼力与位移的关系,并对偏心轮叠层摩擦阻尼器力学性能进行了有限元分析。结果表明:阻尼器摩擦板的叠层设计能够有效放大了摩擦阻尼力;偏心轮叠层摩擦阻尼器可以提供变摩擦滞回曲线,理论公式、有限元模拟结果与试验结果吻合较好,可作为该阻尼器设计的参考依据。     

超弹性SMA复合阻尼器的计算模型及参数分析

介绍了超弹性SMA复合阻尼器的构造及工作原理,并根据它的受力特性,建立了该阻尼器的力学计算模型,针对模型中的关键参数:阻尼器内滑条槽深与接触面摩擦系数、SMA丝的预应变及缠绕量、环境温度及位移幅值等对阻尼器力学性能的影响规律进行了分析。分析结果表明:阻尼器的初始刚度、输出力和滞回面积随内滑条槽深、SMA丝缠绕量、接触面的摩擦系数的增加而增加;在不同的位移幅值下,阻尼器的荷载-位移曲线形状分别呈三角形、四边形和五边形等多边形形式,表现为变刚度的特性;阻尼器的屈服位移和输出力随环境温度的升高而线性增加;当对SMA丝施加一定的初始预应变,SMA复合阻尼器表现为摩擦型阻尼器。最后,将模型结果与实验结果进行了对比,两者基本吻合。     

新型印刷滚筒结构设计与挠曲变形分析

目的 提出一种印刷滚筒的新型结构设计方法,并对其进行挠曲变形分析。方法 从印刷滚筒结构设计层面出发,研究常规印刷滚筒挠曲变形规律,提出变刚度印刷滚筒结构设计方法,对比分析常规印刷滚筒与变刚度印刷滚筒的挠曲变形和质量变化。结果 1.85 m和1.05 m的常规印刷滚筒最大挠曲变形值分别为0.052 mm和0.0181 mm,考虑重力之后的挠曲变形增幅分别为49.4%和52.5%,1.85 m和1.05 m的变刚度印刷滚筒相比常规印刷滚筒挠曲变形降幅分别为23%和21%,质量降幅为16.3%和9.9%。结论 变刚度印刷滚筒避免了常规印刷滚筒铸造缺陷对印刷性能的限制,在明显降低挠曲变形的同时,滚筒质量也能得到较好的控制。     

基于可变摩擦阻尼力的斜拉索半主动控制算法

通过比较线性粘滞阻尼器和摩擦型阻尼器的耗能,发现斜拉索采用摩擦型阻尼器获得的最大附加阻尼高于相应的线性粘滞阻尼器,进而提出了基于可变摩擦阻尼力的斜拉索半主动控制算法。该算法通过控制阻尼器位置处的拉索位移振幅来实时调节阻尼力,使其始终满足拉索-阻尼器系统的最优阻尼力幅值与最优阻尼器位移幅值的对应关系。按摩擦型阻尼器的方式耗能,系统获得的最大附加阻尼总是高于线性粘滞阻尼器的被动最优控制,且与振动频率无关,可以实现斜拉索的变频率多模态振动控制。最后,分别针对斜拉索的自由振动和简谐强迫振动进行了半主动控制算法的数值模拟,验证了其减振效果。     

变刚度印刷滚筒的空挡冲击动态特性研究

针对滚筒从印刷工作面转至空挡面时产生空挡冲击载荷而引起结构 振动的问题,分析了变刚度印刷滚筒空挡冲击的动态特性。先介绍变刚度印 刷滚筒结构的设计理念及其静态挠曲变形情况,再采用有限元方法对普通印 刷滚筒和变刚度印刷滚筒的模态特性、临界转速和空档冲击动态响应进行了 研究。结果表明：变刚度印刷滚筒保持轻量化的同时,其静态挠曲变形相较 于普通印刷滚筒有较大幅度下降,且在自由振动特性、响应位移振幅、振动 平衡位置和振动衰减速度方面更具优势,比普通印刷滚筒的结构更为稳定。     

装配式零初始索力摩擦耗能复位支撑力学性能试验研究

提出了一种装配式零初始索力摩擦耗能复位支撑（FZFRB）,该支撑具有简单的构造形式,既能在震后为结构提供回复力,又能避免索体预应力损失。设计了两个试件,并对其力学性能进行了数值模拟和拟静力试验研究。结果表明:该支撑采用的两组初始索力为零的镀锌钢丝绳索体交替受力、传力杆带动黄铜-槽孔钢摩擦板耗能器耗能的构造形式切实可行;该支撑在受力过程中无刚度退化现象,滞回曲线饱满,耗能规律稳定;数值模拟与试验得到的滞回曲线吻合较好;当支撑复位停止后,放松黄铜-槽孔钢摩擦板耗能器中高强应变螺栓,使支撑继续复位至位移零点时的残余荷载仅为-0.12 kN,说明支撑具有很好的复位功能。     

套管构件中轴压内核与柔性套筒线接触的屈曲

对套管构件中承受轴向压力的内核,提出了它与柔性套筒之间线接触屈曲的模型,研究了内核与套筒线接触的后续变形过程。利用小挠度二阶平衡微分方程推导了线接触屈曲后内核挠度、弯矩、剪力、接触力等物理量的计算公式。应用算例表明:(1)当内核与套筒刚度比值足够小时,内核在经历与套筒点接触、线接触的变形过程后,会发生线接触屈曲,最终演变成同侧两点接触变形;(2)当内核与套筒刚度比值足够大时,内核只经历与套筒点接触、线接触的变形过程,不发生线接触屈曲,最终内核与套筒一起发生失稳破坏。该模型也能应用于模拟内核与刚性套筒线接触的屈曲。     

电流变减振器的参数估计与减振性能研究

本文对研制的多层极板式电流变减振器进行了正弦和随机激励实验，发现这种减振器在低频时减振效果非常明显，在高电场时减振器表现出明显的非线性特性，减振器还具有移频特性，即减振器的刚度在电场作用下发生变化。为了比较，对一种滑动极板减振器进行了对比实验。最后用递归最小平方法估计了减振器的粘性阻尼和库仑阻尼，估计时考虑了刚度的变化，估计的结果与实验结果一致。     

多环形槽结构磁流变阻尼器的实验建模

对自行设计的、多环形槽结构磁流变阻尼器进行了理论分析与实验建模.该阻尼器的主要特点是在阻尼活塞周向表面上开有若干个矩形齿状环形槽,并且通过磁路设计,使流经阻尼通道处的磁流变液流动方向与其作用的磁力线方向垂直,用以增大阻尼力和阻尼力变化范围.然后从磁流变液的流变特性、电磁学的角度出发,利用修正了的非牛顿流体宾汉模型、结合实验数据,建立了该阻尼器的力学模型.利用该模型绘制和分析了外加磁场(通过施加电流实现)和阻尼力之间关系曲线,与实验结果较好吻合,从而证明了模型的正确性,为磁流变液阻尼器设计和性能预测提供了参考.