装有粘滞阻尼器框架结构厂房减振设计

介绍了粘滞阻尼器的计算模型和计算分析方法,对有设备振动的多层框架结构工业厂房模型通过安装粘滞阻尼器来消能减振,根据结构中设备振动位置和最大位移位置设计出3组阻尼器布置方案,利用有限元通用软件ANSYS14.0对结构进行动力时程分析,并对得到的不同布置方案的减振效果进行比较。结果表明,阻尼器布置在闪蒸罐周围与最大变形处时消能减振效果相当,都能很好地控制振动,并验证了对于这种全钢结构工业厂房,附加粘滞阻尼器是一种有效的消能减振方法。     

水平地震作用下巨-子型有控结构的动力响应研究

针对巨-子型有控结构存在的因子结构加速度过大及位移过大可能会造成主、子结构碰撞的问题,本文设置了一种实际的粘滞阻尼器,分析水平地震作用下其对巨-子型有控结构动力响应的控制效果,通过改变粘滞阻尼器的安装位置,进一步讨论了粘滞阻尼器安装位置对其控制效果的影响,研究表明：粘滞阻尼器的设置不会影响子结构的调频作用,且能改善巨-子型有控结构的控制效果,减小主结构位移、子结构加速度响应,其在结构中的安装位置对控制效果影响显著。     

多跨长联连续梁桥粘滞阻尼器参数敏感性分析

为从有利于减小固定墩地震响应的角度探讨适用于多跨长联连续梁桥的减震措施,以韩江大桥主桥(55+4×90+55)m为工程背景,研究了粘滞阻尼器对该桥抗震性能的影响。基于有限元软件ANSYS建立了全桥动力分析模型;采用Maxwell模型模拟粘滞阻尼器的力学行为;选取3条50年超越概率为2.5%的人工地震波作为地震动输入,并利用非线性动力时程分析方法,对粘滞阻尼器的力学参数速度指数α和阻尼系数C进行了参数敏感性分析;最后,将分析结果与未设置粘滞阻尼器模型的地震响应进行对比分析。分析结果表明:粘滞阻尼器在地震作用下形成了饱满、封闭的滞回环,该滞回环形状规则且包络面积较大,耗能效果良好;固定墩墩底内力和墩顶位移随着阻尼系数的增加而减小,随着速度指数的增加而增大;综合考虑粘滞阻尼器的减震效果,建议本桥粘滞阻尼器力学参数为:速度指数α取0.4,阻尼系数C取4 000 kN/(m?s-1)0.4;与未采用粘滞阻尼器模型相比,固定墩墩底弯矩和剪力平均减震率分别为44.35%、42.52%。固定墩承受的总体水平地震荷载也降低了25%左右,并且所有桥墩承担水平地震荷载也更加均匀,所有桥墩受力更加合理。此外,还防止或减轻了上部结构顺桥向之间的碰撞以及避免了落梁震害的发生。     

塔式结构在随机风荷载激励下的抗振研究

目的利用陀螺抗振阻尼器来有效地抑制塔式高耸结构在随机风荷载激励下的振动.方法根据陀螺力学和随机振动的基本理论,对陀螺抗振阻尼器的抗振机理进行了理论探讨,并对陀螺抗振阻尼器的应用效果进行了初步模型实验.结果陀螺抗振阻尼器抑振在原理上是可行的,在模型实验中也是有效的.理论分析与实验研究结果均表明,该阻尼器可以有效地抑制塔式高耸结构的振动.结论风荷载强度愈大,陀螺抗振阻尼器抗振效果愈明显.并能够抑制塔式高耸结构驰振的产生.     

粘滞阻尼器在连体高层结构中的抗风减振效果

主要研究设置粘滞阻尼器的连体高层结构风振响应及风动力荷载作用下粘滞阻尼器对结构内力、变形、加速度及能量耗散的控制效果.根据连体高层结构刚性模型的风洞试验,得到风压系数时程数据.通过编制基于风洞试验的风荷载时程处理程序WINDHIST V2.0,可将风洞试验数据进行处理并导入有限元程序进行风振时程分析.对连体高层结构进行多工况风振时程分析,结果显示:设置粘滞阻尼器能减小连体结构内力及变形,内力的控制效果优于变形的控制效果.连体结构顶部加速度是由脉动风的动力效应引起,粘滞阻尼器能有效地控制结构顶部楼层加速度.     

设置非线性粘滞阻尼耗能框架结构地震反应分析

根据增量形式状态方程直接积分法,分析非线性粘滞阻尼器对框架结构减震的影响规律,以及阻尼器在结构中的经济布置和该结构地震作用等.本文以10层钢筋混凝土框架结构为研究对象,分析非线性粘滞阻尼器参数C、α对结构地震响应影响,并与有限元软件SAP2000分析结果对比,表明设置非线性粘滞阻尼器后,各楼层位移及层间最大位移角均较相应抗震结构显著减小,由此提出阻尼器在各楼层中经济布置实用方法,并分析各楼层的地震作用,表明该作用均较抗震结构相应值明显减小.     

基于动态迟滞单元的磁流变阻尼器建模与辨识

磁流变阻尼器(Magnetorheological damper,简称MR阻尼器)在振动控制方面具有很好的应用前景,但是由于MR阻尼器固有的非线性的迟滞特性会影响控制精度,因此需要对磁流变阻尼器进行建模分析。首先提出了改进的动态迟滞单元(Modified dynamic hysteresis operator,MDHO),MDHO能够描述不同的输出幅值;然后在MDHO的基础上提出了MR阻尼器的迟滞模型,在该模型中磁流变阻尼器的输出阻尼力表示为MDHO的滞变阻尼力与粘滞力两部分;最后利用改进的粒子群算法(Modified particle swarm optimization,MPSO)进行模型参数辨识。实验结果表明,基于动态迟滞单元的磁流变阻尼器的迟滞模型能够有效模拟MR阻尼器的实际特性。     

近断层地震作用下高层建筑结构地震响应分析

通过对13条近断层地震波进行分析,可见近断层地震波反应谱通常具有较宽的加速度敏感区.为研究高层建筑结构在近断层地震作用下的地震响应,采用上述13条近断层地震波,利用通用有限元分析软件SAP2000对20层Benchmark结构模型进行时程分析,发现随着地震波的PGV/PGA值增大,结构的顶层最大位移和基底剪力最大值均增大,说明结构的地震反应随着近断层地震波反应谱加速度敏感区的变宽而增大.对于设置了非线性粘滞阻尼器的高层建筑,当其基本周期处于近断层地震波的位移敏感区以内时,位移敏感区越窄,则非线性粘滞阻尼器的减震效果越好.     

粘滞阻尼器与磁流变弹性体阻尼器对高层工业厂房混合控制振动台试验研究

为研究粘滞阻尼器和磁流变弹性体阻尼器的混合结构控制对大偏心高层钢结构化工厂房的减震效果,将12个粘滞阻尼器安装在设备四周,12个磁流变弹性体阻尼器以层间支撑形式安装在钢框架结构中,分别对无控结构、粘滞阻尼器的单一控制结构以及粘滞阻尼器和磁流变弹性体阻尼器的混合控制结构进行八度罕遇Eicentro波、TAFT波、人工波(峰值为400 cm/s2)作用下的振动台试验。通过对结构响应的对比分析,结果表明:粘滞阻尼器的单一控制对设备的减震效果很好,对钢框架结构的减震效果很小;而两种阻尼器的混合控制对钢框架和设备都起到了很好的控制效果,并且两种阻尼器的混合控制优于单一阻尼器控制。     

实时子结构试验中加载系统数值模型

为更好地揭示实时子结构试验中加载系统的动力特性,使系统数值模型能准确反映其实际工作状态,在Jung建立的电液伺服系统数值模型的基础上,对原传递函数模型做了3项修改,修改包括作动器传递函数的修正、流量增益和压差反馈增益的修正.修正后的模型与Simulink非线性模型得出的结果完全吻合.利用Simulink模型和传递函数模型进行实时子结构试验数值仿真,验证了修正后传递函数模型的准确性.     

适于隔震结构的两阶段实时子结构试验方法

为在试验中同时模拟隔震结构中隔震层和被隔震结构的非线性,提出一种适于隔震结构的两阶段实时子结构试验方法。第一阶段先将隔震支座单独进行物理试验,通过试验观测数据训练神经网络,使其可以准确拟合隔震支座动力特性;第二阶段基于训练好的神经网络建立隔震层的数值子结构模型,与被隔震结构进行实时子结构试验,完成对隔震结构的动力性能测试。数值仿真中该方法与整体模型仿真结果的峰值误差在3%以内,试验验证中该方法与整体结构振动台试验的峰值误差在6%以内。数值仿真和试验对比表明：提出的两阶段实时子结构试验具有良好的精度。该方法避免了在振动台试验中由于缩尺导致隔震支座受到欠质量的影响,充分保证其力学性能的真实性。同时有效解决了在利用实时子结构试验对各部分都为强非线性的隔震结构进行试验测试时,由于数值子结构建模不准确导致的试验误差问题。为隔震结构的抗震性能测试提供了新的试验方法。     

地震模拟振动台子结构混合试验方法

为了克服地震模拟振动台对试验结构尺寸和质量的限制,并降低试验费用,将子结构试验技术应用于振动台试验,并提出了新型的振动台子结构混合试验方法。介绍了振动台子结构试验的基本原理,分析了2种实时加载方式和加载的具体过程,探讨了振动台子结构试验数值积分算法的特点,并结合算例分析了数值积分算法的稳定性和试验的可行性。数值仿真结果表明：当数值积分步长足够小、试验控制系统的滞后不大时,振动台子结构试验的结果能够很好地与全结构试验的结果相吻合。     

新型磁流变阻尼器特性检测系统设计

磁流变阻尼器作为磁流变技术最新应用于气压伺服结构,其动态特性是磁流变技术特性检验的重点.针对磁流变阻尼器自身以及应用环境的特点,通过采用先进的虚拟仪器技术,做出具有较高交互性操作效率的虚拟仪器系统,然后在低速运行的条件下设定系统的目标速度和起始控制点,对新型磁流变阻尼器在传动系统中的速度稳定性以及位置控制的高精度定位特性进行测试.系统设计中对PWM电流控制器的可能产生的误差做出高效率的处理程序设计,并在虚拟仪器的数据采集硬件、通讯接口方面以提高数据交换效率为目的进行了规划,使得数据采集体系与虚拟仪器上位机的操作软件紧密配合,在完成对阻尼器的性能测试的同时体现出虚拟仪器技术的优势及特点.     

子结构拟动力试验平台NetSLabOSR开发与试验应用

为推进拟动力试验方法的研究与应用,开发了子结构拟动力混合试验平台Net SLab OSR,可用于结构工程体系抗震性能的评估.Net SLab OSR试验平台包括3个模块:Control Ctr OSR,Tester和Control Eq DAQ.通过动态数据链接库开发的Active X控件方式实现各主模块与试验设备系统的连接,完成子结构拟动力试验试验数据之间的传递、转换.利用Net SLab OSR试验平台对子结构取倒V型防屈曲耗能支撑和钢管混凝土底柱的试验模型,进行子结构拟动力试验研究,试验结果验证了Net SLab OSR试验平台的可靠性和稳定性.     

震损砌体古塔围箍加固后的滞回特性分析

震损后的古塔结构整体性差,再次受到地震作用后易发生严重破坏甚至倒塌,采用刚性围箍对古塔砌体进行约束增强,可改善古塔砌体的受力性能。为研究受损古塔砌体采用围箍约束后的抗震性能,设计制作了3个古塔子结构模型试件进行拟静力试验,观察了未损试件及其采用角钢围箍约束后的破坏现象,测试了约束后试件的荷载-位移曲线;建立数值模型,计算了模型试件的应力、应变及变形,通过与试验结果对比,分析了约束后古塔砌体的破坏模式,承载力、刚度及延性较震损前的变化关系等。结果表明,刚性围箍装置可有效限制塔体试件在水平荷载作用下的变形和斜裂缝的扩展,提高古塔结构抵抗地震作用的能力,延缓结构刚度退化,骨架曲线的数值计算结果与试验结果一致,角钢围箍与塔体结构的协同工作性能匹配较好,加固效果显著。研究结果可为砖石古塔抗震加固提供参考。     

轻钢-混凝土混合结构周期折减系数研究

轻钢-混凝土混合结构是一种既符合中国国情,又适宜工业化和模块化生产的新型结构体系。该体系中的轻钢次结构能增大混凝土主结构的抗侧刚度,采用只考虑主结构的简化模型进行设计分析时,可采用周期折减系数来考虑这种影响。推导了2层或3层轻钢次结构抗侧刚度以及轻钢-混凝土混合结构周期折减系数简化计算公式;在混合框架试验的基础上,用ABAQUS有限元软件建立了轻钢-混凝土混合框架的精细化分析模型和简化分析模型,试验结果和模拟分析结果吻合较好;通过有限元模拟分析,验证了轻钢次结构抗侧刚度和混合结构周期折减系数简化计算公式的正确性。     

试验子结构对整体结构响应的影响研究

使用MTS液压伺服加载系统对一座1/3比例的钢框架模型进行了子结构拟动力试验.对试验子结构分别采用单自由度和多自由度,研究在子结构拟动力试验中试验子结构自由度数对整体结构响应的影响.试验结果表明当结构只有底层可能发生弹塑性变形时试验子结构的自由度数对整体结构响应的影响很小,在子结构拟动力试验中试验子结构采用单自由度和多自由度得到的试验结果趋于一致,均能较为准确地得到整体结构在给定地震波输入下的地震反应.     

子结构刚度对巨型框架减振结构体系的动态特性影响

建立随机风载激励下巨型框架减振结构体系的动力方程，基于随机振动复模态理论，推导位移响应谱及均方响应的计算表达式，并对一巨型钢框架减振结构体系在Davenport风速谱下的响应特性进行了计算，讨论了子结构刚度变化时结构体系的减振特性。结果袁明：子结构的刚度变化对巨型框架减振结构体系的减振效果是非常敏感的，当子结构的刚度发生变化时，可以形成3个不同的控制机理区域，在第一、二区域中能使结构的第一振型得到有效的控制，获得好的减振效果。     

摩托车磁流变阻尼器设计研究

为了进行摩托车磁流变阻尼器的研究,选择剪切阀式作为摩托车磁流变阻尼器的工作模式,推导了基于平行结构的Bingham模型阻尼器阻尼力的计算表达式,设计制作了单出杆磁流变阻尼器,并对其阻尼特性进行了实验研究.实验表明:实验结果与理论分析结果相吻合,其设计原理和分析方法是正确可行的;该磁流变阻尼器有较好的可控性,能满足摩托车的使用要求.