隔震换能系统的换能效率及振动控制效果的研究

提出的隔震换能控制系统是由隔震层和换能装置构成的,该系统可以实现将地震时地面输给上部结构的部分能量转换为液压能,储存于蓄能器中,该能量可进一步用作主动控制能源。建立了该系统的理论分析模型,并对其换能效率和结构振动控制效果进行了深入研究,应用Matlab 的Simulink 对一个框架隔震换能结构体系实例进行了仿真计算。结果表明,该系统换能效率高,并且隔震层的阻尼越小,换能效率越高;地震输入强度对换能效率影响较大,当输入地震动加速度峰值较大时,换能效率可达70-80%;与普通隔震相比,采用隔震换能系统时,隔震效果接近,但隔震层位移可降低一半。     

基于滚球隔震和换能控制的智能控制系统

提出了基于滚球隔震和换能控制的智能控制系统,在结构物的底层采用滚球隔震并实施换能控制,利用滚球隔震有效地降低了地震激励对上部结构的影响,同时发挥出换能控制的特点,限制隔震层的相对位移并改善控制效果。建立了该控制系统的数学模型,对换能控制装置进行了改进,实现了多级荷载的换能控制,采用遗传算法实施智能控制。通过仿真分析研究了该系统的特点和算法的有效性。     

一种新的隔震换能控制装置及其应用

提出了一种新的结构振动控制装置，该装置具有隔震换能和主动控制的双重功能。将该装置安装在建筑结构的隔震层处，在地震、大风等外荷载激励下结构的隔震层将产生较大的相对运动，由此可以驱动该控制装置发挥作用。此时由计算机控制，根据控制效果的需要可以使得该装置在隔震换能和主动控制的两种工作状态之间适时切换。本文建立了该装置的数学模型，提出了建筑结构隔震换能控制系统的分析方法和控制策略，并给出了一个结构控制仿真分析的算例。     

一种换能控制装置动力性能的试验研究

为了研究隔震换能控制装置的动力性能,对本文设计制作的一套原型装置进行试验研究,主要是讨论了隔震换能控制装置对控制信号的响应速度,从控制系统的瞬态响应指标考查装置的动力性能。通过阶跃信号和方波信号的响应分析得到,装置压力和出力的上升时间都在38ms左右,最大超调量在2-5%,并且装置具有很强的信号跟踪能力,反应快,稳态值平稳。试验研究表明,隔震换能控制装置具有反应迅速,出力可调,位移可调等特点,从根本要求上满足结构振动控制所需的出力大,位移大,反应快等要求。     

柔性桩隔震消能体系的振动控制研究

提出了柔性桩隔震消能主动控制体系,建立了体系的动力分析模型,推导了其振动和控制方程。以一典型的柔性桩隔震消能结构为例,分析研究了其隔震性能及控制效果以及各主要参数对控制效果的影响。研究结果表明:柔性桩隔震消能体系能有效减小结构的地震力响应;对柔性桩消能隔震体系施加主动控制,可以有效降低桩顶与套管壁之间碰撞的可能性,同时,结构上部竖向荷载、上部结构刚度及桩长等对结构的控制效果有显著的影响。     

中间隔震层位置变化对混合被动控制体系控制效果影响的试验研究

提出了一种分段隔震结构与相邻结构连接耗能的新型混合被动控制体系。与单一的减隔震体系相比,这种新体系将隔震与阻尼器耗能结合在一起,对不同频域地震动具有较强的鲁棒性。通过振动台试验输入不同频域的地震动,研究了分段隔震结构中间隔震层位置变化对隔震效果的影响。最后将有限元数值模拟与试验结果进行了对比。研究表明：长周期地震波对隔震结构的位移、加速度的影响相较于其他频域地震动更为显著,会使隔震支座超限的可能性增大;中间隔震层位于结构竖向靠中部位置时结构整体动力响应最小;混合被动控制体系可以有效解决高层减隔震结构目前所存在的位移超限、结构整体倾覆等问题,对不同频域地震波激励下的结构响应均有更为优越的控制效果。     

智能隔震:基于能量响应和可靠度的前景分析

介绍了智能隔震结构能量响应和动力可靠度分析的主要方法和数值规律。以多遇地震的情形为例,显示了线弹性智能隔震体系的瞬时能量传递的解析规律;以罕遇地震的情形为例,列举了滞变智能隔震结构的动力可靠度分析方法。在罕遇地震下,用退化Bouc-Wen模型描述上部结构的恢复力,用非退化Bouc-Wen模型描述隔震层的恢复力。采用虚拟激励法计算结构的随机响应,根据我国抗震规范中“大震不倒”的设防目标,采用各层最大层间位移峰值响应和累积滞变耗能构造双参数的随机疲劳累积损伤指数,作为功能状态指标。以作者承担的一项实际隔震工程作为数值算例,对比了被动隔震、智能隔震与非隔震体系的能量响应和条件失效概率,显示了智能隔震体系的减震优势。     

考虑隔震支座特性的隔震结构多尺度模拟与试验验证

基础隔震技术由于良好的隔震性能在实际工程中得到广泛应用。现有的隔震结构分析方法主要采用宏观尺度（如弹簧单元）对其地震响应进行分析研究,隔震支座采用弹簧进行模拟时,该文模型只能反映结构的整体响应而未能考虑隔震支座及其他局部关键位置的细节。因此,为了解结构局部关键位置的力学性能（如隔震支座）,该文提出一种考虑隔震支座特性的隔震结构多尺度模拟方法。首先,建立微观单元（实体单元）与宏观单元（梁单元）之间的多尺度界面连接方程;其次,通过不同尺度单元之间有效组合建立四种不同串联隔震体系模型（弹簧-梁单元模型、弹簧-实体单元模型、多尺度模型和全实体单元模型）,在四种模型梁端施加往复荷载得到其滞回曲线,并与试验结果进行对比分析。分析结果表明,采用多尺度模拟方法不仅能掌握结构局部关键位置（隔震支座）受力特性,还可以提高计算效率,减少计算时间和存储空间,并在计算精度和计算代价之间得到了均衡。在此基础上,结合串联隔震结构振动台试验进一步验证多尺度分析方法的有效性。最后利用多尺度有限元模拟方法的优越性分析某基础隔震结构的动力响应。     

铁路桥梁隔震体系振动台试验研究简介

本文简要介绍了铁路桥梁隔振体系模拟地震振动台试验的基本情况,对传统支座模型桥梁,橡胶肢座模型桥梁,滑板隔震支座模格梁在８﹂裂度地震试验波下的反应进行了述。     

浅谈建筑结构的隔震、减振和振动控制

伴随我国经济的飞速发展,建筑业有了很大发展,人们对建筑物安全性、耐久性与适用性的要求不断提高。我国地域广阔、地震灾害发生范围较广,加上近年来地壳活动异常活跃,地震频发,就建筑结构隔震、减振和振动控制的研究也活跃起来。本文在参考了多个文献资料后,对建筑隔震、减振和振动控制的原理等进行了分析,并在讲述中穿插应注意的事项,希望能为以后建筑结构的设计提供理论借鉴,减少自然灾害对人们生命、财产安全的威胁。     

考虑面力作用的HFR-LWC梁抗爆试验研究

实际工程中,面力作用会导致梁板构件的承载力提高以及破坏模式改变。为确切把握面力作用在爆炸加载全过程的变化规律及其对结构抗力的影响,该文进行了混杂纤维轻骨料混凝土（HFR-LWC）梁抗爆性能试验研究,得到爆炸荷载超压时程曲线及梁跨中位移、破坏模式等试验数据,结合端部约束刚度计算方法分析了面力作用对HFR-LWC梁抗力及破坏形态的影响规律。结果表明：试验装置可以合理模拟爆炸加载过程中梁构件的面力作用,是一套定量评估面力贡献的有效工具。面力作用能有效阻止纵向钢筋过早进入屈服状态,充分发挥混凝土的抗压性能,抑制裂缝的开展,有效减小梁的跨中位移,从而提高HFR-LWC梁的抗爆能力。     

采用替代工质的风冷热泵机组性能试验研究

近年来，我国风冷热泵空调技术的应用方兴未艾，风冷热泵由于其自身的优点，得到了制冷行业的重视。本文以搬2、R134a、R407C及R404A为工质，运用试验研究的方法，对热泵系统在冬季标准工况下的制热量及耗功进行测试和比较，可为风冷热泵系统中替代工质的选用，提供详细的实测数据和具体的设计准则。     

耗能伸臂桁架抗震性能的试验研究

该文以某8度区超高层框架-核心筒-伸臂桁架结构为工程背景,采用1：3比例缩尺,对三个不同构造形式的伸臂桁架抗震性能进行了拟静力试验研究。试验表明普通伸臂桁架由于腹杆整体屈曲,以及弦杆受弯屈服后翼缘局部失稳等原因,存在承载力退化速度快、延性差和耗能能力不足等缺点。将腹杆改为防屈曲支撑（BRB）可有效提高腹杆的耗能能力。采用截面削弱（RBS）构造形式可以有效提高弦杆的变形能力,防止受弯屈服截面翼缘发生局部失稳。而腹板焊接构造形式则在焊接处易发生低周疲劳破坏,不能充分发挥BRB的耗能作用。试验结果表明该研究提出的RBS与BRB相结合的伸臂桁架变形性能良好,滞回曲线饱满且承载力保持稳定,取得了良好的抗震设计效果。研究结果可以为伸臂桁架结构抗震设计提供参考。     

工字型钢铅组合耗能器减震体系的优化设计研究

钢铅组合耗能器能够利用钢和铅两种材料耗散能量,具有原理简单、制作方便和价格低廉等优点。该文针对一种工字型钢铅组合耗能器在减震体系中的设置优化进行了研究。建立了土木工程减震控制Benchmark结构的仿真模型,为工字型钢铅组合耗能选取了合理的模型,以耗能器屈服力与结构层间屈服力比值为参数,进行减震效果分析。计算结果表明屈服比为5%时,结构减震效果较好。依据优化设计方法对一栋钢框架模型进行了减震体系设计,并进行了模拟地震振动台试验,试验结果表明钢铅组合耗能器减震体系达到了较好的减震效果,说明了该文建立的钢铅组合耗能器减震体系优化设计方法的合理性。     

含三次非线性位移的粘性阻尼干摩擦隔振系统振动特性的实验研究

在分析库仑摩擦阻尼双线性滞迟模型的基础上，通过试验建模和参数辨识，得到了无记忆恢复力亦为非线性力的动力学模型。金属橡胶粘性阻尼隔振系统对正弦基础激振的响应计算表明：在相对位移振幅ym较大的情况下，必须考虑无记忆恢复力中位移三次非线性的影响；而在ym较小时，位移三次非线性的影响可以忽略不计。金属橡胶粘性阻尼隔振系统的振动试验表明：粘性阻尼隔振系统的一阶共振频率随激励的逐渐增强而逐渐减小并趋于稳定；其一阶共振放大比随激励的增强先减小后增大，但变化的幅度不大，在激励较小时表现出明显的“软化”非线性动态特性，在较大激励时仍具有较好的隔振缓冲性能，验证了试验建模的结果。研究结果表明，金属橡胶精细结构材料具有很强的阻尼耗能作用，对恶劣环境下各种仪器设备的振动保护非常有利。     

一种小型蓄冰中央空调系统的设计和实验研究

系统采用直接蒸发方式进行蓄冷,既省去了二次冷媒部分,又避免了冷热转换的中间环节,减少了能耗,并且加工、管理简单,比其它一些蓄冷方式更有竞争力.小型蓄冷空调中采用直接蒸发蓄冷、外融冰取冷的方式应该是一种较好的解决办法,值得做进一步研究.因此,本课题的研究是很有意义的,它将为冰蓄冷技术在小型空调系统中的应用做出重要贡献.     

飞机拦阻系统拦阻力模型的实验研究

为了研究建立飞机机轮与特性材料拦阻系统(Engineered Material Arresting System,简称EMAS)之间作用力的计算模型,设计建造了专门的实验装置。通过改变机轮尺寸、运动速度、负重、轮胎胎压,泡沫材料的厚度与强度等参数,开展了大量实验,发现了泡沫材料在机轮碾压下的一些物理现象,获得了实验数据。在这些实验结果的基础上建立了拦阻力模型,并对模型的准确度进行了验证。研究表明：1) 机轮运动速度对拦阻力的影响较小;2) 被机轮碾压后材料是处于压透状态还是处于未压透状态对拦阻力有重要影响;3) 泡沫材料的强度水平对拦阻力的影响是复杂的,增加材料强度可能降低拦阻力;4) 建立的拦阻力模型较好地反映了实验现象;5) 在实验范围内,模型对机轮所受拦阻力计算结果相对偏差的平均值小于10%,最大相对偏差为17%。