粘弹性阻尼器温频影响效应的计算模型及结构分析

本文根据粘弹性阻尼器的力学性能，提出了一种能够体现温度和频率影响的新计算模型-等效标准固体模型，然后通过对9050A材料和一加有粘弹性阻尼器的建筑结构进行实例分析，得出有关结论。     

粘弹性阻尼器的力学特性分析

在正弦输入的假设下,推导了用分数微分Maxwell模型建模粘弹性阻尼器时力和位移的表达式,并用该表达式分析了阻尼器的力学特性。将该算法的理论计算分别与已有的理论计算和试验结果进行比较,结果吻合的都比较好,证明了该算法的正确性。同时根据该表达式给出了粘弹性阻尼器能量耗散的计算方法。     

钢铅粘弹性阻尼器试验研究

研制开发了一种钢铅粘弹性阻尼器,介绍了该种阻尼器的构造、耗能机理及特点,设计出钢铅粘弹性阻尼器试验模型,利用压剪试验机完成阻尼器试验模型在不同幅值下的低周反复荷载试验,采用Bouc-Wen 模型和双线性模型模拟了钢铅粘弹性阻尼器的滞回性能。研究结果表明:1) 钢铅粘弹性阻尼器滞回曲线光滑饱满,具有良好的耗能性能;2) 铅芯、钢芯和粘弹性材料在剪切变形过程中发挥了良好作用,提高了阻尼器水平剪力、初始刚度和耗能能力;3) 阻尼器在大变形过程没有出现粘弹性材料外鼓和撕裂现象,并能恢复到原始加载位置,其具有较好的大变形能力和自恢复性能;4) Bouc-Wen模型、双线性模型模拟的滞回曲线与试验滞回曲线吻合的较好,分析时采用Bouc-Wen模型、双线性模型模拟阻尼器的滞回性能是可行的。     

扇形铅粘弹性阻尼器恢复力模型及设计方法研究

依据扇形铅粘弹性阻尼器组成材料的特性,给出了阻尼器的构造参数与恢复力学模型之间的关系,推导出该阻尼器恢复力模型公式,给出了阻尼器的设计方法。基于扇形铅粘弹性阻尼器的性能试验结果,对比分析了理论推导结果与试验结果,分析结果表明:扇形铅粘弹性阻尼器的力学性能主要取决于橡胶和铅芯两种材料,可用双线性恢复力学模型对其进行描述;该阻尼器滞回曲线及设计值与试验值吻合度较好,推导的恢复力模型公式合理可行。     

粘弹性阻尼器在结构减震控制中的位置优化研究

提出一种粘弹性阻尼器优化设置的新型优化数学模型,同时考虑了地震作用下的三种结构控制指标.首先假定优化模型的五种加权系数组合,在阻尼器数量一定的前提下,利用遗传算法对不同形式的结构在四类场地条件地震动作用下的粘弹性阻尼器进行位置优化.然后引入两个性能评价指标,对五种系数组合情况时阻尼器最优布置下的结构反应进行分析研究,使阻尼器布置方案能体现综合控制效果上的最优,得到不同情况下加权系数的建议取值组合.数值算例验证了新模型的有效性,最后,对粘弹性阻尼器优化布置方面提出几点有意义的结论.     

粘弹性阻尼器控制的框架结构弹塑性地震响应分析

针对框架结构，采用粘弹性阻尼器来控制其地震响应，提出了粘弹性阻尼器的等效刚度矩阵和等效附加粘弹性力向量的概念，推导了子结构平面内的粘弹性阻尼器的有限元计算公式，在此基础上，提出了结构等效附加粘弹性力荷载的概念，采用拟外荷载法对安装了粘弹性阻尼器的框架结构的弹塑性地震响应进行了计算分析，开发了计算受粘弹性阻尼器控制的框架结构的动力特性、受控框架结构的地震弹性响应、受控框架结构的地震弹塑性响应的计算机程序。应用所开发的计算程序对一框架结构在粘弹性阻尼器控制下的地震响应进行了计算，计算表明，粘弹性阻尼器可以有效地控制框架结构的地震响应、采用拟外荷载法可以有效地求解受控结构的运动方程。     

梁柱节点粘弹性阻尼器的结构减振研究

本文提出了一种在梁柱节点设置粘弹性阻尼器的结构减振措施。作者在进行了粘弹材料试验和选择了粘弹性材料动力特性模型的基础上，建立了安装有粘弹性阻尼器的结构的动力分析方法，并通过一根具有此种梁柱节阻尼器的长跨梁的动力试验与其计算结果的比较，证实了该减振措施的减振效果和数值分析方法的准确性 。     

粘弹性阻尼器的优化布置研究

粘弹性阻尼器（VED）是一种十分有效的耗能减震装置。本文介绍了粘弹性阻尼器的耗能减震原理和性能，以及粘弹性阻尼器的两种布置方法。通过一常用实例进行分析，得出了三种情况下的地震反应，证明了粘弹性阻尼器对结构地震响应控制的有效性，并对比了粘弹性阻尼器的两种布置方法的减震效果。     

设置Ved的框架结构控制空间协同工作分析方法

Ved（粘弹性阻尼器）是抗震被动控制中一种十分有效的耗能减震装置。本文根据粘弹性阻尼材料的应力－应变关系,推导了粘弹性阻尼器和人字型支撑的组合层间单元刚度矩阵以及单元控制力向量;并基于框架结构的空间特性,建立了设置Wed框架结构在考虑空间协同分析基础上地震反应时程分析的控制方法;最后,应用本文的方法,对设置粘弹性阻尼器人字型支撑的钢筋混凝土框架结构进行了结构地震反应时程分析,并根据计算结果对其减震效果进行了分析讨论。     

服从分数导数Kelvin本构模型的粘弹性阻尼器的阻尼性能分析及试验研究

从分数导数的定义出发,提出了在经典粘弹性模型理论中采用Abel粘壶取代传统牛顿粘壶的新观点.将高分子粘弹性阻尼器在MTS831.10材料试验机上进行动态力学行为试验,对试验结果用分数导数模型进行拟合.结果表明,分数导数Kelvin模型可以同时精确地拟合高分子材料的存储模量和损耗模量随频率变化的曲线,而且其形式简单、统一.在计算过程中需要调整的参数很少.最后将分数导数模型引入静态特性公式,得出了圆筒状粘弹性阻尼器动态刚度与阻尼的表达式.     

新型粘滞-弹性阻尼器的力学性能试验与理论研究

研制开发了一种新型粘滞-弹性阻尼器,对DS1~DS8八种不同型号的粘滞-弹性阻尼器进行了低周循环加载试验和抗低周疲劳性能试验研究,研究了新型粘滞-弹性阻尼器的耗能性能、参数相关性能和抗低周疲劳性能,基于Kelvin模型建立了粘滞-弹性阻尼器的恢复力模型,并对该模型进行了验证分析。研究结果表明:粘滞-弹性阻尼器具有良好的耗能性能和抗低周疲劳性能,工作性能稳定、密封性好;基于Kelvin模型建立的粘滞-弹性阻尼器的恢复力模型能够很好地反映阻尼器的实际受力情况,理论与试验滞回曲线吻合性良好;阻尼器能够同时附加刚度和阻尼,并可兼作限位保护装置,在动力或静力荷载作用下均能发挥作用。     

O型钢板-高阻尼黏弹性复合型消能器的力学性能试验与分析

提出了一种由O型钢板金属阻尼器与高阻尼黏弹性阻尼器并联而成的复合型消能器,阐述了其构造形式和工作机理,对其进行了低周反复加载试验。研究结果表明:复合型消能器具有较强的变形能力和饱满的滞回曲线;其力学性能稳定,受加载频率影响较小;该消能器兼具位移型阻尼器与速度型阻尼器的优点,小变形时,黏弹性阻尼器发挥主要的耗能作用,O型钢板金属阻尼器提供一定的附加刚度,大变形时,二者共同耗能;相比单一类型的消能器,该复合型消能器提高了阻尼力和抗震安全储备;采用Bouc-Wen模型建立了该消能器的力学模型,计算结果与试验结果吻合较好。     

剪切型金属阻尼器恢复力模型研究

剪切型金属阻尼器在新建工程及结构抗震加固工程中已得到了较广泛的应用,其恢复力模型是进行整体结构非线性地震反应分析的基础。为了更准确地描述剪切型金属阻尼器的剪力-变形滞回关系,提出了一种考虑性能退化的新型恢复力模型。通过独立参数控制恢复力模型,以考虑剪切型金属阻尼器在大变形下的强度退化、刚度退化、耗能能力退化等特征。根据所提模型,采用C++语言开发了能够用于剪切型金属阻尼器抗震分析的计算程序,并将其嵌入到结构通用分析软件OpenSees中。使用该模型对现有钢连梁和钢板剪力墙两类剪切型金属阻尼器进行了模拟。结果表明:该文建立的恢复力模型能较准确地模拟试验结果,能够反映剪切型金属阻尼器包括大变形阶段在内的整个变形阶段的滞回性能。该模型可用于安装了剪切型金属阻尼器的整体结构非线性地震反应分析。     

附加阻尼的悬挂式巨型钢框架支撑体系抗震性能研究

提出一种附加阻尼的悬挂式巨型钢框架支撑体系,并基于简化准则,将其格构式主体简化为梁、柱模型,利用SAP2000 软件讨论其模型合理性,而后利用静力弹塑性分析方法将梁、柱模型简化为质点系剪切模型,通过分析证实其质点系剪切模型的有效性.在此基础上,采用3 条人工地震波对设定的五种结构进行地震响应弹塑性时程分析,其结果表明:对于悬挂式结构,加强其主体结构约束后,子结构与主结构之间出现刚度差,其相对位移增大,而附加阻尼的悬挂式巨型钢框架支撑体系,在减小其主结构水平位移的同时,其粘性阻尼可有效的减小主子结构间的位移差,避免其差较大而产生的结构碰撞.该体系具有地震动输入能量小、塑性变形能小及阻尼耗能大等特点.且在罕遇地震作用下,损伤只集中于悬挂的子结构上,子结构充分发挥了保护主结构的作用,其较一般的悬挂体系具有良好的抗震性能.     

Semi-active control of wind excited building structures using MR/ER dampers

A semi-active control strategy for building structures subject to wind loading and controlled by MR/ER dampers is proposed. The power spectral density (PSD) matrix of the fluctuating part of wind velocity vector is diagonalized in the eigenvector space. Each element of the diagonalized PSD matrix is modeled as a set of second-order linear filter driven by white noise. A Bingham model for MR/ER dampers is used. The forces produced by MR/ER dampers are split into passive and active parts and the passive part is combined with structural damping forces. A set of partially averaged Itô equations for controlled modal energies are derived by applying the stochastic averaging method for quasi-integrable-Hamiltonian systems. The optimal control law is then determined by using the stochastic dynamical programming principle and the cost function is so selected that the optimal control law can be implemented by the MR/ER dampers. The response of semi-active controlled structures is predicted by using the reduced Fokker–Planck–Kolmogorov equation associated with fully averaged Itô equations of the controlled structures. A comparison with clipped linear quadratic Gaussian (LQG) control strategy, for an example, shows that the proposed semi-active control strategy for MR/ER dampers is superior to clipped LQG control strategy.     

铅剪切阻尼器的阻尼力模型与设计

基于理想弹塑性本构关系,推导了铅剪切阻尼器的两个阻尼力模型。根据能量原理,考虑剪切变形均匀性假设,横截面各点剪应力同时屈服,得到了均匀变形阻尼力模型(均匀模型)。依据剪应力分布规律和变形连续性条件,引进一个剪应变分布函数,用来描述剪切屈服后剪应变随屈服区扩展的变化规律,通过横截面剪力平衡方程,确定了非均匀变形阻尼力模型(非均匀模型)。两个理论模型的滞回曲线与Robinson SeismicLtd公司的实验曲线进行比较。结果表明,小位移时非均匀模型能精确模拟实验曲线,而均匀模型的计算结果明显大于实验数据;大位移时二者均与实验曲线吻合较好。证明了非均匀模型的极限阻尼力是均匀模型的最大阻尼力(屈服剪力)。以极限阻尼力和屈服位移为参数,给出了阻尼器的设计方法。     

颗粒碰撞环形调谐质量阻尼器的设计与实验

石化企业中缓冲罐、管道、压力容器及换热器等圆筒形设备普遍存在振动。采用低元化模型和等效质量辨识法,对调谐质量阻尼器在此类连续系统中的振动控制机理进行研究,设计一种便于安装的新型颗粒碰撞环形调谐质量阻尼器。理论推导阻尼器环向对称布置弹簧的综合刚度,测量颗粒碰撞阻尼系数,得到了最优调谐参数的阻尼器。运用MATLAB对不同阻尼比的阻尼器减振特性进行仿真,并设计悬臂钢结构圆筒模型作为振动控制对象。对结构1阶模态频率附近的振动控制情况进行实验,对比有无颗粒阻尼下的减振效果差异。结果表明,设计的颗粒碰撞阻尼器能够有效抑制圆筒设备各方向振动,且减振频带大幅度拓宽。这种环形设计思想和颗粒碰撞阻尼可以对调谐质量阻尼器提供更大的应用空间。     

双筒磁流变阻尼器动力学特性研究

对双筒磁流变阻尼器进行动力学实验和实验数据分析,基于Bingham塑性模型建立了双筒磁流变阻尼器的力学模型。模型公式中各项与理论相对应,具有清晰的物理意义,各参数的物理量可以根据实验数据确定,其表达形式易于实际控制器设计和磁流变阻尼器的结构设计。通过对不同电流、不同加速度下磁流变阻尼器的动力学实验,验证了磁滞现象与加速度有关。     

阻尼器对拉索风雨激振的控制效果研究

斜拉桥拉索风雨激振的机理目前还没有定论,人们采取了许多控制风雨激振的措施,在拉索端部安装阻尼器就是最常用的方式之一。在作者建立的三维连续拉索风雨激振理论模型的基础上,建立了阻尼器控制三维连续拉索风雨激振的新理论模型。首先研究了有限差分法中处理阻尼器产生的狄拉克函数的近似方法;然后进行了两端不在同一水平的带阻尼器拉索的自由振动分析;最后,采用准运动水线模型和运动水线模型,研究了阻尼器对拉索风雨激振的控制效果,详细分析了阻尼器空间位置、拉索垂度等对阻尼器控制效果的影响。