拟线性摩擦阻尼器性能试验与有限元分析

提出一种拟线性摩擦阻尼器,其构造部件主要包括套筒、滑动轴和摩擦环。滑动轴与摩擦环同轴连接为一个整体,套筒中部的内径稍大于其他部位,在内壁形成很浅的凹槽,摩擦环装配在此凹槽内。通过合理设计,使得初始状态时摩擦环与套筒内壁保持间隙配合,二者接触面上无接触应力;而当滑动轴相对套筒左右移动时,摩擦环与套筒内壁形成过盈配合,在接触面上产生摩擦应力,偏离初始位置的移动幅度越大,接触面产生的摩擦阻力也越大,使该阻尼器提供近似线性滞回阻尼,即阻尼力的大小与位移幅值近似成正比,阻尼力的方向与速度相同。有限元数值模拟和试验研究结果表明：该阻尼器能够实现位移相关的线性滞回阻尼的基本特征,基于弹性力学给出的近似计算公式能够反映试验得到阻尼器滞回特性,可以用于阻尼器的初步设计。图12参23     

U形钢套连接消能支撑的高速拟静力试验

就阻尼器支撑与框架节点的连接提出了一种传力途径明确的U形钢套连接方案,并探讨了相应的设计参数的确定方法。制作了两个足尺的门式钢筋混凝土框架试件,模拟实际抗震加固工程,用U形钢套连接两种常见阻尼器支撑形式,进行了高速拟静力试验以验证这种连接方式的有效性和可靠性。试验结果表明,连接节点整体性良好,能有效传递阻尼力且施工工艺简单。     

隅撑支撑钢框架结构拟静力试验分析

对隅撑支撑钢框架结构模型进行拟静力试验[1],通过对试验结果分析进而对隅撑支撑钢框架结构体系的抗震性能进行研究[2],运用Ansys软件以及PKPM软件的辅助来确定本次试验的加载方案,Pul-200型液压伺服作动器以及DH3820应变测试分析系统进行加载和数据的采集,通过数据来绘制滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线等衡量耗能能力的图形,最后加以总结分析.     

一种U形阻尼器力学性能分析

地震作用下,合理安装阻尼器可以提高结构的抗震性能。首先对一种U形阻尼器的力学性能及对U形阻尼器抗拉刚度、抗压刚度以及极限荷载的影响因素进行了分析,依据力学模型用解析分析方法导出了相应的公式,对9个不同规格的U形阻尼器通过Abaqus有限元分析软件进行了单调加载分析,并与理论分析结果进行比较,表明:按理论公式计算得出的荷载位移曲线与有限元分析的荷载位移曲线有较高的吻合度,说明本文理论分析公式可以作为U形阻尼器的工程计算的一种简化方法。     

双向地震作用下U形钢阻尼器力学性能研究

U形钢阻尼器与橡胶隔震垫安装在隔震层中能够有效减小上部结构地震响应。隔震层在多维地震作用下可产生双向变形,导致安装在隔震层中的U形钢阻尼器能同时承受纵向与横向的变形。为了研究U形钢阻尼器在同时承受双向变形时的力学性能,设计了5个试件,并进行了拟静力试验。试验加载沿实验体斜向45°方向进行。试验结果表明,阻尼器的长度及宽度对于其承受双向变形时的性能有较大影响,在循环荷载作用下耗能钢板表现出显著的几何非线性工作性质,产生不可恢复的平面外变形,在一定程度上导致其承载力下降。基于试验结果建立并校核了有限元分析模型,对阻尼器的几何参数进行了优化,有效控制了阻尼器的平面外变形,使其在工作过程中可以保持稳定的承载力。     

混合结构静力弹塑性分析与拟静力试验对比

基于通用有限有元分析程序ABAQUS的开发接口,编制了用户材料子程序UMAT和VUMAT,可分别结合隐式以及显式求解程序,通过纤维模型对梁柱构件进行非线性分析.利用ABAQUS程序提供的混凝土弹塑性损伤模型,结合上述材料子程序,对文献[1]中拟静力实验的模型结构进行了静力弹塑性分析.计算结果与实验加载过程吻合较好,验证了混凝土纤维材料子程序及ABAQUS损伤塑性模型在高层建筑混合结构体系弹塑性分析中应用的有效性.     

卡式连接的带光伏板剪力墙拟静力与发电性能试验研究

通过实例介绍了光伏与建筑立面一体化的发展现状,并指出光伏组件和高层建筑立面的结合缺乏专门抗震安全性研究。因此,设计了一种具备一定侧向活动力空间和施工便捷性的卡式连接。随后通过低周反复试验验证了光伏组件与剪力墙的位移协调性并监测了光伏组件发电性能变化。试验得出3个结论:1卡式连接的光伏板和剪力墙的变形能够保持协调;2整个试验过程,光伏板发电性能稳定;3鉴于冗余的变形能力和倾斜的螺杆,开发更加优化的连接件很有必要。     

K形可替换耗能梁偏心支撑钢框架拟静力试验研究

为研究K形偏心支撑半刚性连接钢框架的抗震性能,采用较低屈服点的可替换耗能梁段作为耗能单元,对一个单层单跨平面内钢框架模型进行低周循环加载试验.通过试验分析了框架的变形特性、塑性发展情况及破坏模式,分析了框架的强度、刚度、滞回性能、耗能特性.在连接节点处的高强螺栓上粘贴应变片,并观察高强螺栓的应变发展情况.试验结果表明:...     

设置钢阻尼器钢结构的有限元分析

借助ABAQUS有限元软件,对设置钢阻尼器的钢结构进行了地震动荷载作用下的有限元分析,得出钢阻尼器能为结构提供附加抗侧刚度和附加阻尼,耗散输入的地震能量,保护主体结构,减震效果显著的结论。     

钢格栅板有限元分析

采用有限元软件,建立了仓储货架方面的钢格栅板模型,并对其进行了受力分析,结果表明,钢格栅板在集中荷载、集中荷载和均布荷载共同作用两种工况下最大位移值满足标准要求,集中荷载和最大位移呈线性变化。     

空间KK形圆管搭接节点静力性能试验研究与有限元分析

以上海旗忠网球中心为工程背景,对平面内外均搭接的空间KK形圆管节点（空间KK-Ov形节点）的静力性能进行了静力单调加载的试验研究和有限元非线性分析。详细介绍了节点试验方案,分析了搭接节点的受力性能、破坏模式、荷载-位移曲线及应变变化规律。在此基础上,建立了非线性有限元分析模型,对节点试验进行了数值模拟,计算结果与试验结果吻合良好。试验结果和有限元分析表明：空间KK-Ov形节点在发生承载力破坏时,常伴随有受拉腹杆与弦杆连接焊缝的开裂;四根腹杆交错搭接的构造,使得空间KK-Ov形节点具有明显区别于间隙节点破坏时管壁局部变形的特征,两受压腹杆之间的弦杆管壁在腹杆压力作用凹陷与腹杆局部屈曲是该类节点的主要破坏模式;平面外两腹杆搭接率ζ_t对节点承载力有一定影响,随平面外两腹杆搭接率的增大（即ζ_t绝对值变大）,节点承载力将会减小。现行规范公式用于计算空间KK-Ov形节点承载力,既未考虑单K平面内搭接的影响,亦未考虑空间参数变化的影响,计算结果较试验结果偏于保守。     

带中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架拟动力试验

为解决较大跨度自复位钢框架结构层间位移角可能超限或耗能不足的关键问题,课题组前期提出将中间柱型阻尼器应用于装配式自复位钢框架。但是因门窗开洞等要求而不能在跨中处设置中间柱型阻尼器,从而提出了带双中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架,对其进行了拟动力试验,并与带单中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架的拟动力试验进行了对比,分析了其位移响应、滞回性能、中间柱摩擦阻尼器滑动、索力及典型部位应变变化等。结果表明,两榀框架震后短梁-长梁连接界面处残余转角和索力降低均较小,具有良好的开口闭合机制,耗能能力较优,能够有效避免主体结构的损伤,且带双中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架控制结构侧移效果更好,耗能性能更优,适用于较大跨度的多高层结构。     

钢-竹组合框架结构拟静力试验研究

为研究钢-竹组合框架结构抗震性能,以节点处是否设置加劲肋为控制参数制作了两榀单跨两层钢-竹组合框架,通过拟静力试验探讨钢-竹组合框架结构的破坏机理、滞回特性、延性性能、节点域剪切变形性能等,并将两榀框架的试验结果进行对比和分析。结果表明:钢-竹组合框架结构的破坏是由于框架节点域受到较大的剪切变形使得框架柱的竹胶板和槽钢产生脱胶,导致框架柱失去承载力而发生破坏,节点处设置加劲肋的框架其整体性能要优于节点处未设置加劲肋的框架,更加符合节点半刚性的设计要求。钢-竹组合框架结构具有良好的抗震性能,能够满足抗震的基本要求,应在今后的研究中不断改进设计,充分发挥其作为新型组合结构的优越性。     

传统风格建筑钢框架结构拟静力试验研究

为研究传统风格建筑的钢框架结构的破坏形态和抗震性能,以位于抗震设防烈度8度区的一传统风格建筑钢框架结构为原型,按1∶2缩尺比例制作了试验模型,对其进行了低周反复加载试验。试验中观察了钢框架结构的受力过程及破坏形态,得到了结构的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、应变特征、延性、耗能性能、刚度与承载力退化等。试验结果表明: 传统风格建筑钢框架结构的斗、栱构件在水平荷载作用下可作为第一道抗震防线,梁端塑性铰发展充分,满足“强柱弱梁、强节点弱构件”的抗震要求;滞回曲线出现捏拢现象,呈Z形变化,表现出剪切滑移特征,与常规钢框架结构有明显的差异;在加载前期刚度退化较为显著;结构破坏时,极限位移角达到1/20,承载力退化系数接近0.9,表现出良好的抗倒塌能力和稳定的承载力。     

编织式金属阻尼器试验与有限元分析

在提出的新型编织式金属阻尼器的基础上,对其进行拟静力试验研究和有限元分析(简称FEM分析),并将模拟结果与试验数据进行对比。拟静力试验得到的力-位移加载曲线不饱满,具有明显的捏缩现象,且极限承载力不大;有限元分析得到的滞回耗能曲线具有更大的极限承载力,与试验数据具有一致的变化趋势,即小位移时发生明显的捏缩效应,大位移时得到明显改善。分析出现此现象的主要原因在于采用小直径的无限刚性圆钢杆,导致软钢条初始变形时即产生较为明显的应力集中。试验和有限元分析的结果吻合较好,不仅表明该新型编织式金属阻尼器结构新颖,具备一定的耗能潜力,更为下一步参数优化提供了理论支持。     

无粘结预应力混凝土梁的拟静力试验及有限元分析

为深入了解无粘结预应力梁的抗震性能,本文基于我国现行规范设计了3根无粘结预应力混凝土梁和1根普通钢筋混凝土梁,并对其进行了拟静力试验。试验采用混合加载模式,由试验测得的力–位移数据得到预应力梁的滞回曲线、骨架曲线,试验结果分析表明:与普通钢筋混凝土梁相比,预应力混凝土梁滞回环面积、极限位移相对较小,延性相对较差,抗震性能也相对较差;在此基础上,以OpenSees为分析平台,基于纤维梁柱单元对4根试验梁及其拟静力试验进行数值建模分析,建模时考虑预应力筋与混凝土的耦合作用,并绘制其滞回曲线,数值分析与试验结果的对比分析表明:采用不同的钢筋和混凝土本构模型,对试验梁的分析结果具有比较大的影响,经过合理建模的数值试验,在一定程度上替代真实试验具有可行性。     

中间柱摩擦阻尼器预应力钢框架静力推覆试验研究

为研究跨度较大的预应力钢框架结构的可恢复功能,提出了具有可恢复功能的中间柱设有摩擦阻尼器的预应力钢框架体系,给出了中间柱摩擦阻尼器的典型构造。设计了一个8层原型结构,对底部两层平面框架子结构进行了静力推覆试验,同时采用ABAQUS有限元软件对试验进行了数值模拟。结果表明：中间柱的摩擦阻尼器在提高框架结构刚度的同时,还提高了结构的耗能能力;结构除梁翼缘加强板和柱脚翼缘出现塑性变形以外,其他主体结构始终保持弹性工作状态;第1、2层框架的层间剪力 位移滞回模型分别呈梭形和弓形。卸载后的检测结果显示,钢绞线的预应力损失很小,为结构提供了良好的自动复位和恢复结构功能的能力。     

U形肋加劲板局部稳定性试验研究

U形肋加劲板是构成钢箱梁顶板、底板的主要板件,U形肋腹板与被加劲板局部失稳是其两种主要失稳破坏模式。为研究U形肋加劲板的局部稳定性能,分别设计并制作了U形肋腹板与被加劲板壁板两组局部稳定试件,并考虑U形肋腹板宽厚比、被加劲板宽厚比以及U形肋翼缘与腹板间弯曲半径变化。通过轴压试验得到了U形肋加劲板的局部失稳破坏模式、稳定承载力、应力-位移曲线以及局部稳定折减系数。试验研究表明：随着局部板件宽厚比的增大,试件由强度破坏转变为失稳破坏,且失稳破坏特征表现得越明显。当板件宽厚比不小于22.5时,宽厚比较大的板件先于其他板件失稳。U形肋腹板与翼缘之间弯曲半径增大时,U形肋腹板宽度及宽厚比变大,导致U形肋腹板稳定承载力降低。将试验结果与公路钢桥规范中的稳定系数曲线对比发现,对于钢桥规范中的稳定曲线,采用钢材屈服强度计算得到的板件稳定承载力明显小于试验值,而采用抗拉强度计算得到的板件稳定承载力接近试验值,说明采用钢桥规范计算U形肋加劲板稳定承载力,其安全系数和钢材的抗拉强度与屈服强度比值相当。     

预制带肋叠合整体式剪力墙拟静力试验研究

通过对1片普通钢筋混凝土现浇剪力墙和1片预制带肋叠合整体式剪力墙的拟静力试验,对两片剪力墙的破坏形态、承载力、变形能力、滞回特性、刚度退化、耗能能力等进行研究分析。结果表明:两片剪力墙均发生弯曲破坏;叠合剪力墙整体性好,其破坏形态、裂缝分布、滞回特性、刚度退化趋势与现浇剪力墙近似;叠合剪力墙的整体刚度大于现浇剪力墙,位移延性及耗能性能与现浇剪力墙相近。     

磁流变阻尼器拟静力力学特性及力学模型

为研究磁流变阻尼器(MRD)在拟静态作用下的力学性能,制作了一个四线圈剪切阀式MRD,在不同电流和不同位移幅值下采用三角位移加载制度对MRD进行了拟静态试验,研究了MRD的力学性能随电流和位移幅值的变化规律,分析了阻尼力波动现象产生的原因;根据试验结果提出了一种拟静态作用下修正的力学模型,对模型参数进行了识别,对力学模型进行了验证。结果表明:所用阻尼器在拟静态试验过程中阻尼力波动现象显著,无电流时阻尼力随着位移幅值增加而略微减小,有电流时阻尼力随着位移幅值增加而稍微增大;阻尼力随电流的增大明显增大,当电流超过1.5A时,MRD达到磁饱和状态,阻尼力增幅明显降低;提出的力学模型能够较好地描述拟静力下阻尼力随电流和位移的改变而产生的变化特性。