不同应变条件下橡胶颗粒⁃砂混合土动模量和阻尼比的联合试验研究

针对共振柱和动三轴两种不同仪器设备的试验性能和已有相关研究存在的问题,采用共振柱和循环三轴联合试验,研究了废弃轮胎粉碎橡胶颗粒-砂混合土在宽剪应变范围内动模量和阻尼比的动力学特性。结果表明:共振柱试验得到的初始动模量明显比动三轴试验结果要大,动三轴试验得到的初始动剪切模量对应的应变幅值较大引起测得的初始剪切模量偏小。采用共振柱获得的初始剪切模量来计算联合试验测得的宽应变范围内动模量比和阻尼比较为合理。同时发现,当剪应变幅值较小时,橡胶颗粒含量越高,混合土的阻尼比越大,主要由橡胶颗粒初始材料阻尼较大引起;当剪应变幅值较大且超过某临界值后,橡胶颗粒材料阻尼比随橡胶含量增加而减小,主要由混合料的应力-应变关系曲线对应的滞回阻尼越小引起。     

红砂岩粗粒土动力试验及颗粒破碎模型研究EI北大核心CSCD

铁路路基建设需要经过泛红砂岩地区,红砂岩路基的稳定性对列车安全起到至关重要的作用。为研究列车荷载对红砂岩粗粒土动力特性以及颗粒破碎的影响,采用室内大型动静三轴试验系统,开展动力荷载下的红砂岩试样动力响应测试,分析了粒径大小、加载次数对轴向应变、动力软化以及颗粒破碎的影响。根据动力破碎三轴试验结果,构建了动力作用下的颗粒破碎模型,并对模型进行了验证。研究结果表明:在加载次数一定的条件下,颗粒粒径越大对应的轴向应变越大;颗粒粒径越小,越早完成颗粒破碎及土体结构调整。粗粒土软化曲线呈半对数关系,颗粒粒径越大,软化系数越小。动力荷载下,大粒径颗粒主要演化为下一级粒径颗粒和细小粒径颗粒,破碎形式为研磨,存在一个极限破碎级配。根据动力破碎试验建立了动力破碎的概率密度函数f,构建了动力条件下的颗粒破碎模型。该模型能够较好的模拟动力作用下的颗粒破碎过程。Marsal颗粒破碎率Br与颗粒破碎模型中的死亡率Ps-t呈线性关系。研究结果能为铁路路基工程相关设计提供一定的理论参考价值。     

对非饱和填土的动三轴试验研究

在大量动三轴试验的基础上,分别探讨了不同饱和度,加筋量和不同围压对填土动力性质产生的影响,并对动三轴试验进行了试验技术讨论,得到一些有益的结论。     

三轴循环荷载下岩石的变形及阻尼特性试验研究

对取自露天矿边坡的粗粒辉长岩,在MTS815岩石力学试验系统上进行三轴循环荷载试验,研究在三轴循环荷载下粗粒辉长岩的变形及阻尼特征,探讨在相同围压下轴向循环荷载周次对粗粒辉长岩动弹性模量、阻尼比的影响,及其相互关系;并分析在相同轴向振动荷载作用下,围压对动弹性模量和动阻尼比的影响,以及相互之间的变化规律。结果表明:在相同的轴向振动荷载作用下,动弹性模量和动阻尼比随围压的增加而逐渐增加;在相同围压和轴向振动荷载的作用下,当围压为3 MPa和4 MPa时动弹性模量随振动次数的增加逐渐增加,围压为2 MPa时动弹性模量随振动次数的变化规律不明显。在相同围压和轴向振动荷载的作用下,动阻尼比与振动次数没有明显的变化规律;在相同轴向振动荷载和振动次数作用下,动阻尼比随围压的增加逐渐变大。     

基于多尺度的生物医用高聚物降解强度模型EI北大核心CSCD

生物医用高聚物由于其良好的性能与降解性,在医学上有广泛的应用前景。降解过程中的强度变化直接影响到应用情况,而降解过程的复杂性使得强度预测困难。文中在分析强度影响因素的前提下,首先由公式推导证明代表性强度模型的不适用性,然后在生物医用高聚物的降解多尺度模型基础上提出针对降解变化过程中出现的异质相的异相强度模型,不同相采用不同的强度公式,并与多尺度模型耦合计算,计算结果与实验数据拟合得很好,表明文中提出的方法正确可行。     

半正弦循环交通动载下加筋砾性土动力特性研究

为研究交通荷载下加筋砾性土的动力特性,以土工格栅为加筋材料,开展了多级长期循环荷载下无筋、平铺、环形竖向及环形立体组合加筋等不同加筋形式的半正弦循环荷载下加筋饱和砾性土动三轴试验,同时也进行了半正弦循环荷载下土体阻尼比计算公式的推导,并研究了加筋层数和围压对环形立体组合加筋砾性土阻尼比、骨干曲线等动力特性的影响规律。试验结果表明:多级循环荷载下砾性土试样的阻尼比呈现前期增大随后减小的规律,阻尼比在动应变达到1%左右达到峰值,且加筋能够减小砾性土试样的阻尼比;Hardin-Drnevich模型适用于描述加筋砾性土的骨干曲线,且模型参数a、b与围压和加筋层数之间分别存在线性关系和指数关系,基于此提出适用于不同围压、不同加筋层数下环形立体组合加筋砾性土的骨干曲线方程。     

半正弦循环交通动载下加筋砾性土动力特性研究

为研究交通荷载下加筋砾性土的动力特性,以土工格栅为加筋材料,开展了多级长期循环荷载下无筋、平铺、环形竖向及环形立体组合加筋等不同加筋形式的半正弦循环荷载下加筋饱和砾性土动三轴试验,同时也进行了半正弦循环荷载下土体阻尼比计算公式的推导,并研究了加筋层数和围压对环形立体组合加筋砾性土阻尼比、骨干曲线等动力特性的影响规律。试验结果表明:多级循环荷载下砾性土试样的阻尼比呈现前期增大随后减小的规律,阻尼比在动应变达到1%左右达到峰值,且加筋能够减小砾性土试样的阻尼比;Hardin-Drnevich模型适用于描述加筋砾性土的骨干曲线,且模型参数a、b与围压和加筋层数之间分别存在线性关系和指数关系,基于此提出适用于不同围压、不同加筋层数下环形立体组合加筋砾性土的骨干曲线方程。     

地震作用下桥墩动水压力及Morison方程适用性试验研究EI北大核心CSCD

深水桥梁的抗震分析需要考虑地震作用下动水压力的影响。目前,广泛采用的Morison方程由波浪力的计算公式演化而来,用于计算地震动水压力尚缺乏验证;同时,对于地震作用下桥墩动水压力的变化规律缺乏试验研究。该文设计一套水下振动台试验系统,以不同尺寸的桥墩试件为研究对象,采用正弦波为输入激励,通过不同工况的振动台试验,研究桥墩加速度和地震动水压力的分布规律及其随激励幅值、激励频率、截面直径和水深的变化规律;将动水压力的试验结果与Morison方程的计算结果进行对比,以验证地震作用下Morison方程的适用性。结果表明:地震作用下桥墩加速度和动水压力应考虑激励幅值、激励频率、截面直径和水深的影响,Morison方程不适用于计算地震作用下桥墩动水压力,应通过大量的水下振动台试验加以修正。     

双腔室空气弹簧动刚度理论模型与实验研究EI北大核心CSCD

空气弹簧目前越来越多地用于高端车辆和高铁的隔振,但其动刚度的精确模型不够完善。提出了一种基于热力学的多腔室空气弹簧动刚度理论模型,以适用于乘用车空气悬架控制的精确算法。该动刚度公式综合考虑了外界热交换产生的等效阻尼特性、空气气囊的气腔刚度特性以及气囊阻尼特性,给出各贡献项明确的物理意义及精确的数学表达。与传统空气弹簧模型相比,本模型未对气腔内部气体变化过程加以约束,故具有较强的普适性。示功实验验证了提出的空气弹簧动刚度理论在大行程下的精确性(与实验值相对误差在0.5%以内)和普适性。     

附设黏滞阻尼器的仿古建筑混凝土枋-柱节点动力性能试验研究EI北大核心CSCD

为研究附设黏滞阻尼器的仿古建筑混凝土枋-柱节点在地震作用下的抗震性能,设计制作了3个仿古建筑混凝土枋-柱节点,包括2个附设黏滞阻尼器的有控结构试件,1个未附设黏滞阻尼器的无控结构对比试件,对其进行动力试验。观察试件的受力过程及破坏特征,分析其受力机理及破坏模式,并研究了其荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、承载能力、刚度退化等力学特性。试验结果表明:附设黏滞阻尼器的仿古建筑混凝土枋-柱节点抵御外荷载的能力明显高于未附设黏滞阻尼器的无控结构,屈服荷载提高幅度平均值约为27.4%,极限荷载提高幅度平均值约为22.4%;附设阻尼器的有控结构位移延性及耗能能力均优于无控结构,且有控结构的骨架曲线在达到极限荷载之后的下降段更为平缓;极限荷载时,有控结构的等效黏滞阻尼系数提高幅度约为27.3%~30.8%,说明附设黏滞阻尼器的仿古建筑混凝土枋-柱节点具有更为优越的抗震性能。     

面向损伤控制的减震结构体系阻尼比解析计算及性能设计EI北大核心CSCD

与基于力、基于位移及基于能量的设计方法相比,基于损伤的结构抗震设计方法能够更全面直接地确定或评估结构抗震性能。由于缺乏消能部件附加等效阻尼比与主体结构损伤程度之间的关系表征,目前基于损伤的减震结构性能设计方法只能通过消能器设计参数的迭代调整分析实现预期损伤。针对以上不足,从能量耗散角度剖析了减震结构主体部分损伤机理,通过弹塑性耗能差率损伤模型建立减震结构附加等效阻尼比与损伤指数之间的定量关系,并提出消能部件在地震动下的动态附加等效阻尼比计算方法。在此基础上结合地震易损性分析方法提出面向损伤控制的减震结构体系性能设计流程。通过算例表明阻尼比解析计算准确,该流程具有通用简便、不需迭代等优点,能够将主体结构的损伤程度有效控制至预期损伤目标。该方法也可以兼容基于位移的设计方法,且具有更严格的概率统计意义。     

整星减冲击装置设计及试验研究EI北大核心CSCD

减冲击装置可以有效降低基础对有效载荷的冲击,在航天领域内的有效载荷及箭体分离过程中应用广泛。建立了减冲击装置数学模型,设计优化了结构尺寸,并制作了减冲击环样机;在响应板式爆炸冲击台上开展了冲击试验,并对冲击数据进行了冲击响应谱分析。结果表明,所设计的减冲击装置满足指标要求,而且大幅衰减了冲击幅值;此外,讨论了阻尼层对结构动力学特性及减冲击特性的影响;减冲击环结构适用于航空航天冲击环境,也适用于各类导弹仪器舱的整体冲击隔离,具有广阔的应用前景。     

地裂缝场地地铁车站振动台试验和数值模拟研究EI北大核心CSCD

地裂缝场地动力效应和上、下盘错动严重影响地下结构的安全。以处于地裂缝环境的西安康复路地铁车站为研究对象,开展了水平和竖向地震共同作用下地裂缝场地地铁车站振动台试验,分析了模型土与车站的加速度反应规律及模型车站应变分布特征。同时,采用有限元软件ABAQUS建立有无地裂缝场地条件下车站的三维数值模型,研究了2类场地条件下地铁车站层间位移角和地震损伤分布规律。结果表明:水平和竖向地震共同作用时,地裂缝场地上、下盘动力差异响应和车站加速度反应较单向水平地震作用时明显增大。相较于无地裂缝场地车站,地裂缝场地车站的层间位移角明显增大,其构件损伤发展更加剧烈。这是由于地裂缝场地土与车站之间易出现脱空区,造成车站振动反应增强;同时,竖向地震引起的地裂缝场地上下盘错动会产生对车站附加的剪切作用,使其中柱更易发生严重损伤而导致结构整体破坏。     

一座桥梁研究新平台的静动力试验研究EI北大核心CSCD

美国新泽西州的一座四跨简支梁桥被选为Benchmark模型,作为国际旧桥性能研究和评估的新平台,国际上近十多所知名高校和测试咨询检测机构对该桥进行了系统的结构静动力试验及无损检测研究。该文简要介绍了该桥的选择过程和项目的基本情况,对该桥的南侧第2跨静动力试验结果进行了介绍。动力试验采用多参考点脉冲锤击法以得到结构的动力模态柔度,静载试验利用卡车进行加载,对比模态柔度下的弯沉与静载试验下的弯沉显示该方法能为结构损伤识别提供有效的决策支持。     

预应力管桩动测承载力数值分析及参数取值研究

在基桩动测承载力计算时,桩周土动力参数取值未考虑与其埋深的关系、各土层阻尼系数和最大弹性变形值未根据土层性质分别取值进行计算,这与实际情况不相符合.为了使基桩动测承载力计算结果更接近实际情况,通过桩周土动三轴试验,分析动力参数取值与其土层埋深的关系;在Bowles方法的基础上,各土层采用不同阻尼系数,以及各土层采用不同...     

非饱和地基中部分埋入桩的水平振动问题EI北大核心CSCD

本文研究非饱和土中部分埋入桩的水平振动问题,为模拟桥梁桩基的高承台桩的实际服役状态,考虑水平简谐荷载和竖向静载的组合作用,采用Timoshenko梁模型和三维连续介质建立了非饱和土⁃部分埋入桩的耦合振动理论模型,利用微分变换法和传递矩阵法求得了桩身水平动力响应解析解,将退化解与已有成果作比较,验证了本文解的合理性。基于建立的理论模型,探讨了竖向荷载、埋入比和饱和度对部分埋入桩水平动力特性的影响。研究结果表明:刚度因子随着竖向荷载的增大而迅速减小,但是阻尼因子略微减小;刚度因子和阻尼因子均随着埋入比的增加而减小;桩身水平位移、转角、弯矩和剪力幅值均随着埋入比的增大而增大,幅值位置逐渐向上移动;饱和度较低的对刚度因子的影响很小,但饱和度大于0.9时刚度因子随饱和度的增加而迅速增大,阻尼因子基本保持不变。     

具有Hammerstein结构的非对称PI模型的超磁致作动器数学建模EI北大核心CSCD

超磁致作动器(giant magnetostrictive actuator,GMA)作为一种以磁致伸缩材料为核心的智能驱动器,由于其优良的性能而广泛应用于诸多领域中,但是其本身固有的回滞非线性的存在限制了其进一步地发展,因而针对回滞非线性的建模研究一直是该领域的重点。基于Hammerstein结构,应用非对称Prandtl-Ishlinskii(PI)模型来表示Hammerstein结构中的非线性环节,用受控自回归(auto-regressive with exogenous,ARX)模型来表示Hammerstein结构的动态环节(尤其是针对高频信号),并且基于AIC准则的判定过程辨识出了动态系统传递函数的阶次和具体形式,建立了超磁致作动器的一种具有Hammerstein结构的非对称PI模型,并有效地减少了模型辨识参数的数量。试验结果表明,具有Hammerstein结构的非对称PI模型比单一非对称PI模型拥有更高的精度,尤其是针对较大频率的激励信号。     

高延性混凝土加固震损古旧砌体抗震性能试验及恢复力模型研究EI北大核心CSCD

为了研究高延性混凝土(high ductile concrete,HDC)加固震损古旧砌体的抗震性能,对6个HDC加固震损古旧砌体试件进行低周反复荷载试验,研究HDC加固面层总面积、砌筑砂浆强度、试件开洞口数量等因素对各试件的破坏特征、滞回曲线等抗震性能指标的影响程度。试验结果表明,用HDC加固后古旧砌体的峰值荷载较加固前最大提升可达313.4%,延性位移系数较加固前最大提升可达151.3%。在试验基础上,通过确定骨架曲线恢复力模型、卸载刚度退化规律并结合加卸载滞回规则,建立适合HDC加固震损古旧砌体结构的三折线恢复力模型。所得到的计算曲线与试验曲线吻合度较好,该三折线恢复力模型可用于地震作用下HDC加固震损古旧砌体的非线性动力反应分析。     

实时混合试验的自适应时滞补偿方法EI北大核心CSCD

实时混合试验是由拟动力试验发展而来,时滞问题是实时混合试验的核心问题。传统时滞补偿方法往往假定试验中时滞不变,然而加载系统的非线性以及试件性能的变化可能导致系统时滞变化,使得此类方法性能不够理想。该文针对变时滞实时混合试验提出了基于模型参数识别的自适应时滞补偿方法。该方法将伺服系统简化为离散模型,通过在线参数估计确定系统状态,从而对伺服系统进行在线时滞补偿。该文首先阐述了该方法的原理,再通过数值模拟验证了方法的可行性与精度,并分析了不同模型对补偿的影响。     

考虑土-结构相互作用的海上风力机结构振动控制研究EI北大核心CSCD

利用耦合线性弹簧模型模拟桩基础和土体之间的相互作用,基于海上风力机整体结构耦合运动模型开发了可考虑土-结构相互作用的固定式海上风力机结构振动控制程序。选取5-MW单桩基础海上风力机为研究对象,基于不同边界条件样本风机动力反应特性完成了机舱位置调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)参数设计;基于海上风力机结构时频域响应变化规律及控制率揭示了TMD的减振机理及土-结构相互作用对于减振效果的影响。通过对比得出:考虑土-结构相互作用对海上风力机结构调谐质量阻尼器设计至关重要。