黏滞-软钢阻尼器组合系统的协同减震性能研究

为验证大跨度桥梁纵向黏滞-软钢阻尼器组合系统的协同工作机理和减震效果,首先设计制作黏滞-软钢阻尼器组合系统试验模型,通过试验测试分别获得黏滞阻尼器和软钢阻尼器的力学参数;然后开展组合系统滞回试验,并将试验结果与Matlab仿真结果进行对比分析;最后以单自由度体系为例,仿真分析组合系统的协同减震性能,并与单独使用黏滞阻尼器的减震效果进行了比较。结果表明：黏滞-软钢阻尼器组合系统中阻尼器性能稳定,滞回曲线饱满,锁定装置工作可靠;组合系统可以实现低速下黏滞阻尼器工作和高速下由锁定装置切换至软钢阻尼器工作的设计理念,仿真模拟与试验结果基本一致;单自由度体系算例中,组合系统具有良好的协同减震性能,且优于黏滞阻尼器。     

X形软钢阻尼器的滞回性能分析

对软钢阻尼器进行了介绍,通过对X形软钢阻尼器的循环加载试验结果的分析,证明了X形软钢阻尼器具有良好的滞回性能,能够达到较好的减震效果,从而提高人们对X形软钢阻尼器的认识,推广X形软钢阻尼器的应用。     

波形反对称软钢阻尼器力学性能试验研究

设计了一种波形软钢阻尼器，针对其滞回力学特性和耗能减震能力，进行了2个波形钢板不同放置形式的波形软钢阻尼器的拟静力试验,试验结果表明波形软钢阻尼器具有稳定的滞回性能和良好的塑性变形能力。其中由于竖向波形软钢阻尼器在水平方向会产生拉压应力场，压缩刚度大，导致其滞回性能和延性均比水平波形软钢阻尼器的差。在整个试验加载过程中，未出现焊缝撕裂现象，说明二氧化碳保护焊可以很好地保证阻尼器整体结构承载和变形能力。利用ABAQUS有限元分析软件建立6个波形软钢阻尼器模型，以试验中的水平波形软钢阻尼器作为基本模型，钢板厚度和波角两个因素作为变量，进行数值分析，结果表明:模拟分析与试验结果吻合较好；当钢板波角为60°时，波形软钢阻尼器力学性能最优；钢板厚度过大会使阻尼器角部应力集中，过早产生局部屈曲，而厚度偏小会使得阻尼器的耗能能力和承载能力不佳，钢板厚度取值6 mm时力学性能最佳。     

抛物线外形软钢阻尼器试验研究

提出一种新型的具有抛物线外形的软钢阻尼器,该阻尼器具有全长截面同时屈服的特点,可充分发挥软钢的材料功效。根据力学相关理论,推导出了该阻尼器的外形设计公式。按公式设计了软钢阻尼器,对两组阻尼器进行了拟静力试验,试验结果表明：具有抛物线外形的软钢阻尼器能有效地避免应力集中,具有稳定的滞回性能和良好的塑性变形能力,是一种理想的耗能元件。最后,用有限元软件分析了加载过程中的应变分布及滞回性能,结果与理论和试验研究相一致,为进一步优化阻尼器参数提供了合理的有限元模型。     

某教学楼抗震设计中软钢阻尼器的运用分析

现今已研发并应用于工程实际的阻尼器有多种形式,软钢阻尼器是较常见的一种。软钢是指硬度小、含碳量低的低碳钢,在进入塑性状态后具有良好的滞回特性,可以在弹塑性滞回变形过程中吸收大量地震能量。软钢阻尼器充分利用了软钢具有较好的屈服耗能性能和进入塑性阶段后良好的滞回特性。软钢阻尼器在实际结构振动控制中具有广泛的应用前景。本文以某学校的教学楼应用软钢阻尼器的减震设计为例,通过对结构进行弹塑性时程分析及对比应用软钢阻尼器的减震结构与非减震结构的抗震性能可知,应用了软钢阻尼器的减震结构具有良好的减震抗震效果,相比于非减震结构抗震性能有显著改善。     

高烈度地震区带软钢阻尼器的框架-核心筒结构抗震性能分析

减隔震技术是当前抗震研究的热点,其中,软钢阻尼器是结构被动控制中耗能减震装置的一种。软钢阻尼器在地震时,通过软钢发生塑性屈服滞回变形而耗散输入结构中的能量,从而达到减震的目的。由于构造简单,力学概念明确,技术性能可靠且易实现,软钢阻尼器已成为较多应用于高层建筑抗震的减震技术之一。本文利用NosaCAD有限元分析软件,对某高层建筑进行了非线性时程分析,并对该高层建筑应用软钢阻尼器进行设计,计算中用斜向阻尼器进行模拟。基于9度罕遇地震进行设计,通过分析结构的位移响应、损伤发展以及阻尼器的滞回曲线等性能指标,验证了软钢阻尼器对于高烈度地震区高层建筑减震的作用。     

平面内剪切型软钢阻尼墙偏心受力减震性能研究

提出一种平面内剪切型软钢阻尼墙,通过对其进行基本力学性能试验和疲劳性能试验,分析该软钢阻尼墙的减震性能。考虑到实际工程应用中阻尼墙会发生平面外变形,设计具有平面外初始偏心的阻尼墙试件,研究其在偏心受力时的减震性能变化规律。结果表明,该软钢阻尼墙在平面外偏心情况下仍表现出良好的滞回性能和疲劳性能,但受偏心影响,阻尼墙试件的初始刚度、等效刚度、耗能量及耗能比等较平面内试件均有不同程度的下降;对比阻尼墙的基本力学性能,其疲劳性能受偏心荷载的影响更大,偏心受力试件较平面内试件的屈服荷载和耗能量的降幅均超过6%。数值模拟分析表明,采用Bouc-Wen模型可以较好地模拟该软钢阻尼墙的试验滞回曲线,该模型在减震结构设计中可用作此软钢阻尼墙的力学分析模型。     

框架节点耗能的新方式及其数值分析

铅具有良好的塑性变形能力,变形后能重新结晶恢复、无应变硬化。基于该特征,提出了一种杆式铅剪切阻尼器,这种阻尼器用于框架节点梁端塑性铰的耗能减震。采用有限元分析了阻尼器在不同初始屈服力、梁不同极限弯矩下的耗能性能。通过对梁滞回曲线的分析表明,所提出的耗能减震器工作性能稳定、耗能效率高、减震效果好、构造简单。     

一种新型预应力软钢阻尼器的力学性能试验研究

针对传统软钢阻尼器焊接带来的不足,提出了一种新型构造的X形预应力弯曲型软钢阻尼器;将X形预应力弯曲型软钢阻尼器与传统焊接软钢阻尼器进行了试验对比,并通过ABAQUS建立对应的有限元模型进行了数值模拟。结果表明,新型X形预应力弯曲型软钢阻尼器的力学参数与试验结果吻合度较高,新型阻尼器滞回曲线较传统型更饱满,耗能能力更强。     

H型钢阻尼器实验与数值仿真

吸收国内外软钢阻尼器的研究成果,通过实验与数值仿真对H型钢阻尼器的滞回性能和恢复力模型进行了研究,表明H型钢阻尼器采用弹塑性材料模型在循环荷载作用下具有良好的耗能性能。通过分析说明构造简单,屈服强度大的H型钢阻尼器能应用于实践,在相同的耗能能力下比其他软钢阻尼器生产成本更低。     

剪切板阻尼器的滞回性能参数研究

对具有等间距加劲肋的剪切板阻尼器进行参数分析,考察包括腹板柔细比参数Rw、翼缘对腹板的板厚比tf/tw、加劲肋刚度比γs/γs*和形状系数α等力学性能参数对剪切板阻尼器滞回性能和延性的影响,并提出合理的参数取值范围。为了更真实地反映剪切板的非线性大变形行为,以通用有限元程序ABAQUS为模拟平台,考虑初始变形和残余应力两种初始缺陷,采用修正双屈服面模型描述反复荷载下的材料本构关系。静力反复加载的数值试验结果表明,在所建议的参数取值范围内,这类剪切板阻尼器具有良好的滞回性能和稳定的耗能特性,可作为有效的消能减震装置用于建筑和桥梁等工程结构中。     

一种新型钢-铅减震装置的试验研究及其理论模型

根据剪切型铅阻尼器的受剪原理提出一种新的构造简单的减震装置——叠层钢-铅减震装置。通过试验研究该装置在不同加载位移、不同加载频率和不同加载次数下的力学性能。试验结果表明:该装置的滞回曲线较饱满,耗能较好。利用ABAQUS软件对该减震装置进行的数值模拟分析结果与试验结果较吻合。根据试验结果建立了该减震装置的理论模型,并给出相关参数的计算式和取值。     

新型双耗能板剪切型软钢阻尼器耗能性能

提出一种双耗能板剪切型软钢阻尼器,对其耗能性能进行研究.新型剪切型软钢阻尼器的耗能板由2块低屈服点钢叠合组成.通过普通剪切型软钢阻尼器已有试验结果与有限元模拟结果对比,确定模拟方法的可靠性.采用ABAQUS对双耗能板剪切型软钢阻尼器进行了有限元分析,结果表明,新型剪切型软钢阻尼器滞回曲线饱满、稳定.双耗能板剪切型软钢阻...     

黏滞阻尼器初始刚度的合理取值探讨

目前工程界关于黏滞阻尼器初始刚度的取值普遍较大,这与其实际性能差别较大。过大的初始刚度取值会大大高估黏滞阻尼器在风和地震下的耗能作用,使得结构设计偏于不安全。结合试验和有限元计算结果,验证了黏滞阻尼器加载刚度与其初始刚度数值上近似相等。结合一个工程案例,通过对非减震模型、不同减震模型的层间位移角、层间剪力、能量分布、附加阻尼比、滞回曲线的对比分析,阐述了黏滞阻尼器初始刚度的不合理取值可能会高估黏滞阻尼器的消能作用。     

U-T坡面变摩擦阻尼器力学性能及减震效果研究

为了解决摩擦阻尼器出力单一,无法适应各个水准地震的问题,提出了一种U-T坡面原型机构,当其发生远离完全咬合点的错动时,由于坡面作用,能够在法向产生增量变形,且在此过程中坡面保持连续接触。应用此原型机构,设计并制作了能够产生狗骨形滞回曲线的U-T变摩擦阻尼器,试验结果表明：阻尼器的阻尼力与设计值基本一致;阻尼器表现出良好的耐疲劳性能,满足JGJ 297—2013《建筑消能减震技术规程》中对摩擦消能器力学性能要求。针对阻尼器开展有限元分析,验证U-T变摩擦阻尼器工作机理及各部件受力工作状态;并采用ABAQUS的自定义材料接口UMAT,编写用于模拟狗骨形滞回曲线阻尼器的子程序进行数值模拟分析,以一设置该阻尼器的钢框架结构为例,对比分析狗骨形滞回曲线变摩擦阻尼器、普通摩擦阻尼器的减震效果。分析结果表明,狗骨形滞回曲线变摩擦阻尼器具有更好的减震效果,且对预紧力损失不敏感。     

扇形铅黏弹性阻尼器滞回性能试验研究

试验设计并制作了2组4个几何尺寸及构造相同但橡胶剪切模量不同的扇形铅黏弹性阻尼器,对其进行低周反复荷载作用下的滞回性能试验。研究阻尼器的滞回性能、骨架曲线与恢复力模型、疲劳性能及大变形能力,分析不同应变幅值、不同加载频率、不同橡胶剪切模量对其性能的影响,并通过有限元软件对阻尼器进行有限元分析,对比有限元分析结果和试验结果。研究结果表明:该阻尼器滞回曲线饱满、耗能能力较强,具有良好的抗疲劳性能和大变形能力;阻尼器的橡胶材料剪切模量和试验加载幅值对其性能参数有一定的影响;试验加载频率对其性能参数影响较小;阻尼器恢复力模型可采用双线性模型来描述;试验和有限元分析结果吻合较好,验证了该阻尼器有限元模拟分析方法的合理性。     

新型软钢阻尼器滞回性能的试验与模拟分析

对一种新型可分阶段屈服的软钢阻尼器进行了试验研究和有限元分析,并将模拟结果与试验数据进行对比.在FTS伺服器上对两组耗能钢片厚度不同的阻尼器施加渐增位移循环荷载和固定位移循环荷载进行试验；利用ABAQUS有限元软件对4种不同尺寸的耗能钢片分别单独建模分析,得出单片耗能钢片的力学性能；再对两组试验的阻尼器整体建模,完全按照试验的加载制度和边界条件来对试验进行模拟.基本性能试验和疲劳性能测试结果显示这种阻尼器的滞回曲线饱满,并没有明显的低周疲劳现象,表明了这种分阶段屈服型软钢阻尼器具有很强的耗能能力,性能稳定.数值模拟结果显示有限元分析与试验结果吻合良好.这种阻尼器具备可分阶段耗能的优点,必将在将来具有更加广阔的应用前景.     

软钢阻尼器不同优化布置方法在框架结构中的应用

为研究软钢阻尼器在框架结构中不同优化布置方法的减震效果,本文采用不同优化布置方法进行软钢阻尼器优化布置,并通过SAP2000对不同布置方法得到的布置方案进行非线性时程分析。以大连大学新华医院为工程背景,进行软钢阻尼器位置优化。计算结果表明,在阻尼器数量相同下,位置参数法的减震效果略差于逐层布置法,逐层布置法和位置参数法在同一位置的软钢阻尼器的滞回曲线基本重合,遗传算法对层间位移角最大值所在的层数具有很好的消能减震效果;且三种方法的滞回曲线都比较饱满。本文的研究成果可为软钢阻尼器的优化布置和类似项目消能减震设计提供参考。     

剪切型软钢阻尼器对高烈度区框架结构的减震性能分析

剪切型软钢阻尼器可有效保护高烈度区的建筑结构,提高传统结构的性能。以某消能减震工程为背景,采用专业结构有限元软件SAP2000对该结构进行了小震作用弹性及大震作用下的弹塑性时程分析。对比传统抗震结构与消能减震结构的动力响应,计算分析结果表明,软钢阻尼器可大量吸收地震能量,同时阻尼器的滞回耗能稳定,并使结构在大震作用下的位移比降低至75%以下,达到预期的性能目标。     

液化天然气球罐耗能柱脚的研究

本文首先通过对液化天然气球罐放松竖向约束的简化模型的地震时程分析,了解球罐在放松竖向约束的情况下地震作用的变化。接着,对耗能减震所选用的软钢阻尼器进行了考察其滞回性能的数值模拟。最后,提出耗能柱脚的构造形式,并指明耗能柱脚可以在震后快速更换耗能构件并重新投入使用的特点。