新型钢板阻尼器的减震性能分析

通过改变钢板的平面几何形状减小应力集中,提出一种利用钢板平面内受力屈服耗能的新型钢板耗能阻尼器,并对其进行有限元数值计算,计算结果表明这种阻尼器初始刚度较大、滞回曲线饱满、耗能效果较好。为了利用有限元软件ABAQUS实现对安装有该类钢板阻尼器的整体结构模型进行计算分析,提出该类钢板阻尼器的双线型恢复力模型及其在软件中的简化计算方法。在此基础上,对安装与未安装该类钢板阻尼器的框架结构进行地震作用下动力有限元计算,从加速度反应和位移反应两方面对安装与未安装该类钢板阻尼器的框架结构的计算结果进行分析比较,结果表明该类钢板阻尼器在水平方向上对结构具有良好的减震效果,是一种有效的减震装置。     

双向耗能钢板-形状记忆合金丝阻尼器性能有限元分析

提出了一种双向耗能钢板-形状记忆合金（SSMA）丝阻尼器,用于解决传统钢板阻尼器塑性变形不可恢复的问题。该阻尼器是一种结合了耗能钢板和超弹性SMA丝的复合阻尼器,结合了两种耗能机制,具有双向耗能能力和可恢复性,其性能优于传统单一类型的钢板阻尼器和SMA丝阻尼器。编写了Ni-Ti超弹性SMA丝的本构关系子程序并将该子程序与ABAQUS软件进行对接;利用ABAQUS有限元软件对未附加SMA丝的钢板阻尼器和SMA丝组分别进行模拟,SMA本构模型为双旗型本构模型;然后,对复合阻尼器SSMA进行模拟分析,深入研究SSMA的力学性能并给出其恢复力模型与设计建议。有限元分析结果表明,复合阻尼器SSMA具有饱满的滞回曲线、良好的耗能能力和良好的可恢复性。     

环形剪切开孔软钢阻尼器的设计及力学分析

为了改善矩形剪切钢板阻尼器在剪力作用下塑性分布不均且容易出现四周应力集中现象,提出了一种环形剪切开孔软钢阻尼器。利用ANSYS软件建立了该阻尼器的数值模型,并对其进行了力学分析。分析过程中分别考虑了钢板厚度、开孔数量和孔径大小等参数。研究结果表明:环形剪切开孔软钢阻尼器屈服位移较小,滞回曲线饱满且稳定,耗能能力强。阻尼器的初始刚度、最大恢复力及等效粘滞阻尼系数随着钢板厚度的增加而增大。开孔率不超过18%时,其初始刚度、最大恢复力及等效粘滞阻尼系数随着开孔数量和孔径大小的增加变化不大,说明阻尼器设计较为合理。最后,通过分析给出了该阻尼器的恢复力模型,并利用数值分析结果进行验证,显示其吻合度较高,能准确地描述该阻尼器的力学特性。     

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。     

基于开孔钢板拉压屈服的耗能阻尼器力学性能计算方法与验证

为进一步明确基于开孔钢板拉压屈服的新型耗能阻尼器力学性能,使其能更好地应用于工程,开展了力学性能计算方法的推导与验证研究。根据耗能核心钢板的构造形式以及轴向变形叠加原理,推导出了阻尼器初始刚度、屈服荷载和屈服位移的计算公式。考虑耗能核心钢板的主要构造参数(包括核心钢板厚度、开孔段长度、过渡段长度等)的变化,收集了2个试验试件,并设计了9个用于有限元分析的阻尼器模型。通过有限元建模,得到上述9个耗能阻尼器的力学性能分析结果。利用这些试验结果和有限元模型结果,对本文所提出的计算方法进行验证。结果表明：(1)耗能核心钢板考虑其一定比例的有效高度为初始几何缺陷时,可较为准确模拟阻尼器受力性能,得到的有限元与试验结果误差较小;(2)提出的耗能阻尼器力学性能计算公式较为准确,其中阻尼器初始刚度、屈服荷载、屈服位移理论值与有限元模拟值和试验值的误差较小。     

单层单跨变截面轻型门式刚架荷载-位移恢复力模型研究

针对单层单跨变截面轻型门式刚架的恢复力模型进行研究。首先根据整体拟静力试验的破坏过程及现象,确定骨架曲线选用三线型形式,整个骨架曲线需确定6个重要参数,经理论计算获得初始刚度K1和峰值荷载Pmax,其余参数通过有限元参数分析得到的强度、刚度拟合公式确定;经过回归分析建立了弹塑性阶段恢复力曲线卸载刚度退化公式。最后建立门式刚架结构的恢复力模型;恢复力模型与试验得到的荷载-位移滞回曲线比较发现,两者吻合程度较高。     

带缝钢板阻尼器受力性能试验研究

对4组弯曲单元宽厚比小于5的带缝钢板阻尼器进行了低周往复拟静力试验,研究其力学特性和耗能能力,利用试验结果检验了现有阻尼器的刚度和强度设计公式。建立有限元模型模拟阻尼器破坏的全过程,通过参数分析研究了带缝钢板阻尼器的延性系数、损伤发展机制、超强系数及累积耗能和累积塑性变形。研究表明:带缝钢板阻尼器具有稳定的平面内力学性能、低周疲劳性能和较强的耗能能力,等效黏滞阻尼系数约为0.5;阻尼器延性较好,当弯曲单元高宽比α不小于4时,延性系数受其影响较小,因此不应采用α小于4的阻尼器;带缝钢板阻尼器的超强系数在2.30~2.96之间;累积塑性变形角与α成正比、标准累积塑性耗能率与α成反比,提出的公式可用于指导消能减震结构设计和阻尼器选型。     

环形Q235钢板阻尼器力学性能试验研究

为提高金属阻尼器的变形性能和抗疲劳性能,提出一种环形Q235钢板阻尼器。设计并制作了5个环形Q235钢板阻尼器试件,通过低周往复加载试验,对其破坏机理、滞回规律和抗疲劳特性等力学性能进行了研究。结果表明:环形Q235钢板阻尼器能够实现多截面屈服,承载力退化小,具有大变形能力、稳定饱满的滞回环和优良的抗疲劳性能。以试验研究为基础,提出了环形Q235钢板阻尼器主要力学性能指标的计算式和恢复力模型,二者相结合能够实现通过阻尼器的基本材料性能和几何尺寸预测阻尼器的骨架曲线和滞回曲线,预测结果与试验结果吻合较好。     

新型黏滞阻尼器的力学性能试验研究

研制了一种新型黏滞阻尼器,对D1～D6六种不同型号的黏滞阻尼器进行低周循环加载试验和抗低周疲劳性能试验,研究阻尼器的耗能性能、参数相关性能及恢复力模型。研究结果表明,研制的黏滞阻尼器达到了预期设计要求,具有良好的耗能性能与抗低周疲劳性能,阻尼器设计与加工技术可靠、工作性能稳定、密封性好;Maxwell模型能够很好地描述新型黏滞阻尼器的恢复力模型,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。     

抗震钢支座中新型钢板簧的优化

钢弹体抗震钢支座是一种新型抗震支座,其通过在传统球型钢支座外侧增设的新型钢板簧为支座提供必要的地震恢复力以及地震耗能,在小震下保证了支座在震后的基本复位;强震作用下吸收地震能量,并可实现支座在震后的部分复位,满足基本的通车要求。首先,对该新型钢板簧进行了力学性能试验,建立了有限元模型,并利用试验结果验证了支座有限元模型的有效性。其次,对单个钢板簧和钢支座整体结构进行了动力特性分析,研究了新型钢板簧对抗震耗能的贡献;同时,对新型钢板簧结构进行了参数分析,找出各参数的影响规律。最后,对新型钢板簧的刚度和尺寸参数进行了多参数拟合,得到拟合函数,完成了新型钢板簧尺寸的结构优化,达到了节省材料、缩小结构空间的目的。     

Effizienzsteigerung von Textilbeton durch Einsatz textiler Bewehrungen nach dem erweiterten Nähwirkverfahren

Textilbeton ist ein neuer, effektiver und sehr innovativer Baustoff zur Verstärkung von Tragwerken. Im Rahmen der laufenden Forschung stehen die weitere Verbesserung des Verstärkungsverfahrens und die stetige Weiterentwicklung der Faser‐Matrix Kombination im Mittelpunkt der Untersuchungen. Aufgrund der hohen Garnzugfestigkeiten sind bei Verwendung textiler Bewehrungen aus Carbon sehr effektive Verstärkungen herstellbar. Bei ungünstiger Konfiguration der textilen Bewehrungen können jedoch verbund‐ und festigkeitsschädigende Rissbildungen innerhalb zugbeanspruchter Textilbetonbauteile auftreten. Diese Rissbildungseffekte werden in Abhängigkeit von der Belastung maßgeblich durch die wirkenden Verbundkräfte und die verarbeitungsbedingte Garnwelligkeit beeinflusst. Dabei ist die Gefahr eines Verbundversagens durch Delamination besonders in den Bereichen der Lasteinleitung in die textile Bewehrung, wie z. B. Endverankerungen und Übergreifungsstößen, kritisch. Dies führt zu einer Reduzierung der nutzbaren Zugtragfähigkeit der textilen Bewehrung im Gesamtbauteil. Um die Effizienz der textilen Bewehrung zu erhöhen, wurde daher ein verbessertes Textilherstellungsverfahren auf Basis der Nähwirktechnik entwickelt. Dadurch wird die ungünstig wirkende Garnwelligkeit deutlich reduziert. Der vorliegende Aufsatz beschreibt vergleichende Untersuchungen der Verbund‐ und Festigkeitseigenschaften zugbeanspruchter Textilbetonbauteile. Die Ergebnisse zeigen, dass mit der Entwicklung des erweiterten Nähwirkprozesses ein maßgeblicher Schritt im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der Eigenschaften des Textilbetons erreicht werden konnte. Efficiency Increase of Textile Reinforced Concrete by Use of Textile Reinforcements from the Extended Warp Knitting Process The composite material textile reinforced concrete (TRC) is a new, effective and very innovative method for the strengthening of load bearing structures. Apart from further improvements to the strengthening methods, a continual further development of the fibre‐matrix combination is at the centre of ongoing research. Due to the high tensile strengths of textile reinforcements made of carbon, it enables very effective strengthening of concrete constructions. However, if the textile fabrics are unfavourably configured, bond and strength damaging crack formations within TRC members can occur. Depending on the load, these crack formation effects are substantially influenced by the bond and the size of yarn undulation, which depends on the processing of the fabric. The danger of bond failure by delamination, which particularly occurs in areas of concentrated load introduction into the textile reinforcement, such as final anchorages and overlaps, is especially critical. It results in a reduction of the usable tensile load bearing capacity in the entire member. For this reason, an improved textile manufacturing method based on warp knitting technology was developed. By means of this method, yarn undulation can be reduced considerably. The article on hand describes comparative examinations of the bond and strength properties of tensile loaded TRC elements. The results show that the development of the extended warp knitting process was a substantial step toward a further improvement of the properties of TRC.