设置Ved的框架结构控制空间协同工作分析方法

Ved（粘弹性阻尼器）是抗震被动控制中一种十分有效的耗能减震装置。本文根据粘弹性阻尼材料的应力－应变关系,推导了粘弹性阻尼器和人字型支撑的组合层间单元刚度矩阵以及单元控制力向量;并基于框架结构的空间特性,建立了设置Wed框架结构在考虑空间协同分析基础上地震反应时程分析的控制方法;最后,应用本文的方法,对设置粘弹性阻尼器人字型支撑的钢筋混凝土框架结构进行了结构地震反应时程分析,并根据计算结果对其减震效果进行了分析讨论。     

拉压型阻尼器的复合刚度和能量耗损因子

本文从轴向振动的运动方程出发，推导了任意边界条件下三对称粘弹性层拉压型阻尼器的复合刚度和耗能因子的计算公式，对工程上常用的一种阻尼器形式的复合刚度和耗能因子进行了计算，并对其结果进行了分析讨论。     

粘弹性阻尼器的优化布置研究

粘弹性阻尼器（VED）是一种十分有效的耗能减震装置。本文介绍了粘弹性阻尼器的耗能减震原理和性能，以及粘弹性阻尼器的两种布置方法。通过一常用实例进行分析，得出了三种情况下的地震反应，证明了粘弹性阻尼器对结构地震响应控制的有效性，并对比了粘弹性阻尼器的两种布置方法的减震效果。     

控制高层钢结构建筑地震反应的粘弹性阻尼器设计方法

本文研究用于控制高层钢结构建筑地震反应的粘弹性阻尼器设计方法，首先简述粘弹性阻尼器的控制原理，进而研究具其实际应用的可行性，具体步骤是先建立粘弹性支撑杆的单元复刚度矩阵，求解结构等效阻尼比，在此基础上，进行阻尼器参数设计，提出了适合于一般钢结构的方法和适合于剪切型钢结构的简便方法，然后在算例中采用振型叠加法，进行地震反应时程分析，验证了阻尼器对高层钢结构建筑地震反应控制的较好效果。     

三维一致粘弹性人工边界及等效粘弹性边界单元

基于粘弹性人工边界推导了三维一致粘弹性人工边界单元的刚度及阻尼矩阵,利用单元矩阵等效原理采用普通有限单元构造了等效粘弹性边界单元来模拟三维粘弹性边界。均匀半空间算例与成层半空间算例证明三维粘弹性边界单元具有与集中粘弹性人工边界相近的精度,并且施加更为简便。     

钢铅粘弹性阻尼器试验研究

研制开发了一种钢铅粘弹性阻尼器,介绍了该种阻尼器的构造、耗能机理及特点,设计出钢铅粘弹性阻尼器试验模型,利用压剪试验机完成阻尼器试验模型在不同幅值下的低周反复荷载试验,采用Bouc-Wen 模型和双线性模型模拟了钢铅粘弹性阻尼器的滞回性能。研究结果表明:1) 钢铅粘弹性阻尼器滞回曲线光滑饱满,具有良好的耗能性能;2) 铅芯、钢芯和粘弹性材料在剪切变形过程中发挥了良好作用,提高了阻尼器水平剪力、初始刚度和耗能能力;3) 阻尼器在大变形过程没有出现粘弹性材料外鼓和撕裂现象,并能恢复到原始加载位置,其具有较好的大变形能力和自恢复性能;4) Bouc-Wen模型、双线性模型模拟的滞回曲线与试验滞回曲线吻合的较好,分析时采用Bouc-Wen模型、双线性模型模拟阻尼器的滞回性能是可行的。     

平面张弦结构粘弹性阻尼器振动控制研究

该文针对采用粘弹性阻尼器替换平面张弦结构跨中撑杆的振动控制方法,开展理论分析和数值仿真研究,揭示其振动控制机理,阐明振动控制效果。推导了上弦节点静力位移公式并推广至动力分析,结合撑杆动力学方程,揭示了粘弹性阻尼器替换平面张弦结构跨中撑杆振动控制耗能机理以及阻尼器刚度系数K与阻尼系数C对结构耗能效果的影响规律,依据耗能最大原则提出了实现最佳减振效果的阻尼器参数取值依据和方法。基于该文提出的刚度系数与阻尼系数取值方法,针对跨度60 m、100 m的张弦梁结构开展了粘弹性阻尼器替换张弦梁结构跨中撑杆参数化数值仿真。由参数化仿真可知,结构峰值加速度、峰值位移和峰值索内应力最大减振效果分别可达42.58%、30.54%和39.05%。减振结构可以满足结构安全以及正常使用需求。证明了粘弹性阻尼器替换平面张弦结构跨中撑杆是有效的振动控制方法,验证了该文提出的振动控制机理的有效性和阻尼器参数取值方法的适用性。     

往复荷载下带竖向阻尼器自复位墙滞回性能分析

针对一种新型带竖向阻尼器自复位墙（VD-SCW）的受力特征,该文建立可用于VD-SCW滞回性能的等效纤维模型,并利用利用Perform-3D有限元软件对等效纤维模型进行分析,通过与已有自复位墙试验数据的对比,验证纤维模型的有效性。在此基础上,分析了阻尼器屈服力、阻尼器刚度和预应力筋张力控制应力等关键参数对VD-SCW滞回性能的影响,结果表明:阻尼器屈服力的增加会提高墙体启动力和耗能能力,但同时会使墙体卸载时的残余变形增大;过小的阻尼器刚度会明显降低墙体耗能能力,但增加到一定程度后对墙体耗能影响不明显;预应力筋张力控制应力的增加会提高墙体的启动力,但会导致预应力筋过早屈服,从而降低墙体的摇摆能力,但对其耗能能力影响较小。     

粘弹性阻尼器控制的框架结构弹塑性地震响应分析

针对框架结构，采用粘弹性阻尼器来控制其地震响应，提出了粘弹性阻尼器的等效刚度矩阵和等效附加粘弹性力向量的概念，推导了子结构平面内的粘弹性阻尼器的有限元计算公式，在此基础上，提出了结构等效附加粘弹性力荷载的概念，采用拟外荷载法对安装了粘弹性阻尼器的框架结构的弹塑性地震响应进行了计算分析，开发了计算受粘弹性阻尼器控制的框架结构的动力特性、受控框架结构的地震弹性响应、受控框架结构的地震弹塑性响应的计算机程序。应用所开发的计算程序对一框架结构在粘弹性阻尼器控制下的地震响应进行了计算，计算表明，粘弹性阻尼器可以有效地控制框架结构的地震响应、采用拟外荷载法可以有效地求解受控结构的运动方程。     

自复位放大位移型SMA阻尼器优化设计方法研究

该文利用形状记忆合金（SMA）的超弹特性提出了一种新型自复位放大位移型SMA阻尼器（re-centeringdeformation-amplified SMA damper,RDASD）。该阻尼器可将位移变形根据实际工程需要进行放大,通过限制放大以后的位移充分发挥SMA材料的耗能能力。首先建立了该阻尼器的恢复力模型,并通过试验进行了验证。基于SMA材料的旗帜型恢复力模型,分析了预变形、超弹性拉伸位移、刚度和长度四个参数对该阻尼器耗能系数的影响规律。为实现最佳耗能和减震控制效果,提出了该阻尼器的设计准则和性能优化方法。最后以某三层钢框架结构为例,分析了有控和无控两种工况下结构在地震动作用下的动力响应,验证了该阻尼器的减震效果。     

粘弹性复合材料的有效三维阻尼矩阵预报与能耗计算

提出了一种计算纤维增强复合材料粘弹性阻尼和能耗的新方法。在层片的层次上,基于各向异性粘弹性理论导出以阻尼矩阵表示的材料能耗计算公式。在层板的层次上由能量等效原理得到有效阻尼矩阵。由此,可由层板的有效应力和有效应变计算出其能量耗散进而得到比阻尼。其中的关键点是有效阻尼矩阵的推导,最终得到的有效阻尼矩阵是各单层阻尼系数、体积分数、刚度系数以及层合板有效刚度系数的函数。用有效阻尼矩阵计算能耗可以适用于任意复合材料的应力应变状态,这对于粘弹性复合材料结构能耗的数值分析尤其重要。最后将该理论应用于几种情况下的复合材料的能耗和比阻尼分析,算例表明与其它的理论预测和试验相比吻合良好,证实了该方法的合理性。      

粘弹性阻尼器对网架结构振动疲劳寿命的影响

为研究粘弹性阻尼器对平面网架结构疲劳性能的影响,先对粘弹性阻尼器等效刚度进行推导,然后,基于随机振动载荷,根据载荷功率谱密度函数（PSD）和结构的频率响应以及结构的模态,对平面网架结构添加粘弹性阻尼器和不添加粘弹性阻尼器,以及添加不同阻尼系数的粘弹性阻尼器时的疲劳寿命进行计算和比较。结果表明,阻尼器可以有效的减少随机振动荷载对网架结构的疲劳破坏。且随着阻尼系数的增大,网架结构的最小疲劳寿命呈现先增大,后减小的趋势。因此通过合理选择粘弹性阻尼器的阻尼系数大小可以优化结构的抗疲劳性能。     

格栅式摩擦阻尼器的试验研究与数值模拟

位移型阻尼器具有较小的屈服后刚度,在大震下会出现刚度的突然减小,出现明显的损伤集中现象,造成修复成本较高。提出了一种由多种耗能单元组成的新型格栅式摩擦阻尼器,该装置具有屈服后硬化刚度、双重耗能机制、多节点耗能等特点。对耗能单元设计了含6组试件的系数比测定试验和2组试件的耗能单元拟静力试验,并建立了数值模型。系数比测定试验表明:与黄铜摩擦材料相比,无石棉树脂摩擦材料性能更稳定、摩擦出力大;无石棉树脂材料系数比逐渐减小至恒定值,而黄铜材料系数比先增后降至恒定值。通过耗能单元的拟静力试验发现,平动摩擦和转动摩擦行为协同工作良好,耗能单元具有预期的屈服后刚度硬化行为,表现了多阶段耗能特性;其出力中各组分比例可通过控制试件设计参数(如截面尺寸、杆件数量和施加扭矩)进行调整。最后建立了实体单元数值模型,表明数值模拟结果与试验值吻合较好。     

多自由度一般积分型粘弹性阻尼减震结构的 随机响应与等效阻尼

该文对任意多自由度带支撑一般积分型粘滞和粘弹性阻尼器减震结构的随机响应与等效阻尼比的解析分析法进行了系统研究。首先建立了结构一般运动方程;然后将运动方程化为振型广义坐标的微分和积分混合地震响应方程组;继而基于多自由度随机平均法理论,获得了结构随机平均Itô方程组的解析式,推导出耗能结构各振型振子的振幅与相位瞬态联合概率密度函数、位移与速度瞬态联合概率密度函数、位移与速度瞬态响应方差的一般解析解;最后,基于与多自由度随机平均法分析完全相同的等效准则,建立了耗能结构各振型等效阻尼比的一般解析式,并根据CQC和SRSS组合方法,建立了耗能结构随机地震响应方差的解析式,给出了带支撑广义Maxwell阻尼器和广义微分模型阻尼器减震结构随机响应和各振型等效阻尼比的一般解析式,通过与一些典型问题的模态应变能法的计算精度对比分析,表明了所提方法的有效性,使耗能结构可直接应用反应谱法进行设计,从而建立了带支撑任意线性粘滞和粘弹性阻尼器一般耗能结构随机响应与特性等效阻尼分析的完备解析解法。     

粘弹性阻尼器的性能试验研究

本文对粘弹性阻尼器在不同温度、不同频率、不同应变幅值和不同粘弹性层厚度的情况下进行试验,并对粘弹性阻尼器的疲劳性能和极限变形进行了试验,分析研究了温度、频率、应变幅值和粘弹性层厚度对粘弹性阻尼器性能的影响规律,以及粘弹性阻尼器的疲劳性能和极限变形能力,给出了有关的结论和建议。     

筒式粘弹性阻尼器的试验研究及工程应用

在不同环境温度、激励频率和应变幅值下,对筒式粘弹性阻尼器的动力性能指标进行了试验研究,研究表明筒式粘弹性阻尼器具有较为稳定的动力性能,耗能能力强。往复振动下阻尼器因内升温引起粘弹性材料软化,动力性能指标变化较大,设计中应考虑荷载循环次数的影响。本文通过试验研究了滞回圈数对筒式粘弹性阻尼器动态力学性能的影响,并据此提出了设计建议。本文还介绍了筒式粘弹性阻尼器的老化性能试验和疲劳性能试验,试验结果表明具有良好的老化性能,在风振或地震下阻尼器具有较好的耐疲劳性能。最后介绍了筒式粘弹性阻尼器风振控制的工程应用实例,计算表明结构悬挑端竖向位移和加速度明显减小。     

局部缺陷周期简支层合梁结构的波传播特性分析

脱层是复合材料层合结构最主要的破坏形式之一。基于Euler-Bernoulli梁理论和谱有限元方法得到周期结构中健康基本周期单元的动刚度矩阵。再考虑脱层位于周期结构的某一基本周期单元中,并假设脱层边缘处横截面变形服从平截面假定,忽略脱层前沿的应力奇异,建立分层模型,根据分层边缘处各子单元位移、转角连续及分层界面处力平衡条件形成含脱层的周期层合梁超单元动刚度矩阵。基于传递矩阵法得到健康及含脱层周期单元的传递矩阵,进而形成含脱层周期层合梁结构的传递矩阵及总体动刚度矩阵,并通过传递矩阵计算获得的波传播常数来分析周期结构的振动与波传播特性。分别对无脱层情况与脱层引起局部失谐情况下一周期简支梁结构的波传播特性进行数值计算研究,并结合ANSYS有限元仿真分析,对方法进行了验证。     

局部缺陷周期简支层合梁结构的波传播特性分析EI北大核心CSCD

脱层是复合材料层合结构最主要的破坏形式之一。基于Euler-Bernoulli梁理论和谱有限元方法得到周期结构中健康基本周期单元的动刚度矩阵。再考虑脱层位于周期结构的某一基本周期单元中,并假设脱层边缘处横截面变形服从平截面假定,忽略脱层前沿的应力奇异,建立分层模型,根据分层边缘处各子单元位移、转角连续及分层界面处力平衡条件形成含脱层的周期层合梁超单元动刚度矩阵。基于传递矩阵法得到健康及含脱层周期单元的传递矩阵,进而形成含脱层周期层合梁结构的传递矩阵及总体动刚度矩阵,并通过传递矩阵计算获得的波传播常数来分析周期结构的振动与波传播特性。分别对无脱层情况与脱层引起局部失谐情况下一周期简支梁结构的波传播特性进行数值计算研究,并结合ANSYS有限元仿真分析,对方法进行了验证。     

粘弹性消能结构的抗震设计反应谱及其工程应用

探讨了结构阻尼比、刚度的变化对地震反应的影响，研究表明，阻尼增加对结构的动力反应有明显的减小效果，刚度增加虽能有效地控制结构的位移反应，但不能有效地抑制结构的加速度反应；在总结分析已有研究成果的基础上，结合抗震规范，给出了安装粘弹性阻尼器后结构的抗震设计反应谱；最后，阐述了粘弹性消能结构的减震设计方法和步骤，给出了实际工程结构安装粘弹性阻尼器后的地震反应计算结果，计算表明，层间位移和加速度反应较原结构减小明显。     

基于形状记忆合金的X形板阻尼器的力学模型

根据超弹性形状记忆合金（SMA）的分段线性化本构关系,建立了X形SMA板式阻尼器的力学模型;通过MATLAB程序进行数值模拟,绘制了X形SMA板的阻尼力滞回曲线,并研究了位移幅值、温度、形状尺寸对阻尼器基本特征参数（等效割线刚度、单位循环消耗的能量、等效阻尼比）的影响。结果表明：X形SMA板式阻尼器具有“旗帜”形的滞回曲线,耗能较小,但复位能力好;随位移幅值增加,耗能力和等效阻尼比增加,等效割线刚度降低,温度的影响与此相反;阻尼器的特征参数随板高增加均呈降低趋势;增加板宽,单位循环耗能与等效割线刚度增加,而等效阻尼比不变。研究结果为X形SMA板式阻尼器的设计和工程应用提供了理论依据。