拟黏滞摩擦阻尼器滞回特性及支撑内力分析

从Pall型摩擦阻尼器四连杆机构的几何非线性变形特征出发，分析框架位移、支撑刚度、阻尼器摩擦力、阻尼器大小、支撑倾角、支撑屈曲力等对一种新型摩擦阻尼器——拟黏滞摩擦阻尼器的滞回特性及支撑受力特点的影响．分析结果表明拟黏滞摩擦阻尼器除了保留了Pall型摩擦阻尼器恢复力特性不受支撑屈曲力影响的优点外，支撑内力还比Pall型摩擦阻尼器明显降低，这将有利于提高框架柱的延性，减小框架柱在地震下的损伤．同时还拟合出可供设计人员使用的实用支撑最大内力计算公式．     

拟黏滞摩擦阻尼器滞回特性及支撑内力分析

从 Pall 型摩擦阻尼器四连杆机构的几何非线性变形特征出发,分析框架位移、支撑刚度、阻尼器摩擦力、阻尼器大小、支撑倾角、支撑屈曲力等对一种新型摩擦阻尼器——拟黏滞摩擦阻尼器的滞回特性及支撑受力特点的影响.分析结果表明拟黏滞摩擦阻尼器除了保留了 Pall 型摩擦阻尼器恢复力特性不受支撑屈曲力影响的优点外,支撑内力还比 Pall 型摩擦阻尼器明显降低,这将有利于提高框架柱的延性,减小框架柱在地震下的损伤.同时还拟合出可供设计人员使用的实用支撑最大内力计算公式.     

基于形状记忆合金的自复位摩擦耗能支撑滞回性能

针对基于形状记忆合金(SMA)的自复位摩擦耗能支撑,提出了简化分析模型,研究了其在往复荷载作用下的滞回性能.首先通过理论推导,得出了往复荷载作用下自复位摩擦耗能支撑的力-位移曲线,提出了简化的滞回模型,然后通过参数分析研究了各参数对其滞回性能的影响.结果表明:自复位摩擦耗能支撑在卸载后存在一定的残余位移,其大小仅与阻尼器元件摩擦力及SMA元件奥氏体弹性刚度有关;自复位摩擦耗能支撑的滞回性能可采用修正的FS(Flag-shaped)模型来描述;SMA元件屈服力及耗能参数对自复位摩擦耗能支撑的滞回性能影响较大,奥氏体弹性刚度及屈服后刚度系数影响较小;增加阻尼器元件的摩擦力,可显著增强自复位摩擦耗能支撑的耗能能力,但会产生残余位移.     

基于改进的R-O模型模拟U型软钢阻尼器滞回曲线研究

为模拟U型软钢阻尼器荷载-位移滞回曲线,根据软钢R-O模型应力-应变曲线方程,推导出弹性条件下荷载-位移曲线方程.引入塑性变形影响参数α,给出弹塑性条件下荷载-位移曲线方程.根据Masing准则给出U型软钢阻尼器荷载-位移滞回曲线方程.进行四种U型软钢阻尼器的拟静力试验,对塑性变形影响参数α回归分析,得到基于改进R-O模型的荷载-位移滞回曲线模拟方程.对比模拟方程绘制的滞回曲线与试验滞回曲线,二者吻合良好.     

铝板摩擦材剪切型摩擦阻尼器的研究

为了研究以铝板为摩擦材的剪切式中间柱型摩擦阻尼器的力学性能和滞回曲线的特征,对6个试验体进行不同方式的基本载荷试验,并利用伪动力子系统试验,检验阻尼器在地震应答下的滞回曲线性能。通过在不同的基本加载路径下的摩擦系数的变动分析表明,螺栓轴力大小对摩擦系数没有明显影响,阻尼器的力学性能极为稳定,并以摩擦系数平均值为基础建立...     

一种新型半主动摩擦阻尼器的耗能性能研究

文章针对被动摩擦阻尼器滞回曲线不饱满,对结构响应控制效果有待于进一步提高的特点提出了一种具有简单控制律的Off-On半主动摩擦阻尼器。阐明其工作机理,建立了半主动摩擦耗能减震结构的动力方程,通过时程分析计算讨论了一安装半主动摩擦阻尼器的结构在地震作用下的响应控制效果,并与无控结构和被动控制结构进行了对比分析。结果表明,本文所提出的Off-On半主动摩擦阻尼器能够大大减小地震作用对结构的破坏,在有效减小结构位移响应的同时,对层间剪力的控制效果也非常显著,滞回曲线非常饱满,耗能性能优良,对结构的控制效果优于传统的被动摩擦阻尼器。     

被动消能交错桁架滞回性能试验

目的 为了提高交错桁架结构耗能能力,提出在交错桁架结构的斜腹杆上设置摩擦耗能阻尼器,构成被动消能交错桁架结构.方法 分别对1/3缩尺普通交错桁架单元和被动消能交错桁架单元进行低周反复荷载试验,分析两种交错桁架单元在循环荷载作用下的破坏机理、滞回性能、延性、刚度退化规律以及耗能能力.结果 普通交错桁架单元依靠杆件的塑性变形耗能,滞回曲线不饱满,耗能能力有限,斜腹杆屈曲后,结构的刚度和承载力迅速降低,桁架单元的延性较差.被动消能交错桁架单元主要依靠摩擦耗能器耗能,滞回曲线饱满,呈平行四边形,耗能能力较强;被动消能交错桁架单元在摩擦阻尼器滑移前,水平刚度较大,摩擦耗能器滑移后,结构刚度降低,发生内力重分配;被动消能交错桁架单元,变形能力强,延性好.结论 在桁架的斜腹杆上设置摩擦阻尼器,可以有效地提高结构的耗能能力和延性.     

附加非线性粘滞阻尼器的非线性滞回系统的等效线性化

以附加非线性粘滞阻尼器的单自由度非线性滞回系统为对象,建立其地震下位移响应计算的等效线性化方法。非线性主体结构等效为线性弹簧单元与线性粘滞单元构成的Kelvin模型;非线性粘滞附加体系分两步等效:1)等效为Maxwell模型表示的线性粘滞附加体系;2)将线性粘滞附加体系等效为线性粘滞Kelvin模型。附加体系的两种等效模型与主体结构组合得到结构系统的两种等效模型(模型A和模型B)。基于稳态响应推导了两种等效模型各单元的参数表达式,通过共振曲线比较了两种等价模型的精度。对48种具有不同周期、支撑刚度比和速度指数的结构系统,考虑3种延性系数,输入8条地震波,实施共计1 152种工况的弹塑性时程分析,根据时程分析结果对基于稳态响应的等价阻尼比进行修正。修正后的等价参数可有效地用于预测原非线性结构系统的地震位移响应。     

筒式叠层摩擦阻尼器性能试验及应用研究

为解决传统摩擦阻尼器在提供较大阻尼力时对正压力需求较高且滞回性能不稳定的问题,提出一种筒式叠层摩擦阻尼器,可以通过楔形体放大摩擦面所需的正压力,利用圆筒的环向约束提高阻尼器加压效率.基于叠层的原理,中心加压装置提供的正压力可以同时施加给多个摩擦面.采用摩擦性能更稳定的非石棉复合树脂摩擦片作为阻尼器的摩擦材料,避免传统金属摩擦面在多次循环后摩擦性能不稳定的问题.对阻尼力理论公式进行推导,得到各构造参数对阻尼器出力的影响;通过力学性能试验和数值模拟对其滞回性能和减震效果展开分析.结果表明:该阻尼器滞回性能稳定,耐疲劳性能优异,耗能性能良好,对实际结构具有较好的减震效果.     

非线性电涡流惯质阻尼器力学性能仿真与试验

为提高板式电涡流阻尼器(ECD)的耗能减振效率,融合旋转式电涡流阻尼技术与滚珠丝杠式两节点惯质单元,发展与研制了一种非线性电涡流惯质阻尼器(NEMD).首先阐明了NEMD的整体构造与工作原理,然后综合半理论半仿真分析、三维电磁场有限元仿真分析与样机力学性能测试,获得了NEMD的轴向出力特性,提出了旋转式电涡流阻尼计算分析方法,最后总结建立了NEMD的两阶段设计方法.结果表明:NEMD实现了阻尼器惯性质量与电涡流阻尼的双重增效,显著提升了ECD的耗能减振效率;随着NEMD轴向速度的增加,电涡流阻尼力表现出先上升后下降的非线性特征;综合半理论半仿真与三维电磁场有限元仿真的电涡流阻尼力预测方法可以满足NEMD设计要求.     

Pseudo-elastic hysteresis damping characteristics of SMA hybrid composite lamina

The longitudinal mechanical behavior of shape memory alloy （SMA） composite lamina subjected to longitudinally strain or stress controlled cyclic loading is investigated. The SMA is under pseudoelastic condition and the fibers are embedded （bonded） to the host material. The influences of temperature, volume fraction of SMA and longitudinal modulus of the host material on the stress-strain relation and energy dissipation of the SMA hybrid composite lamina are discussed. The results indicate that the stress-strain curve of the lamina per cycle shows a hysteresis loop. The hysteresis damping decreases with increasing temperature and with decreasing volume fractions of SMA. In addition, the hysteresis damping is nearly independent of the longitudinal modulus of the host material under strain controlled loading. However, it depends dramatically on the longitudinal modulus of the host material under stress controlled loading, which shows the SMA composite lamina has high pseudo-elastic hysteresis damping when the longitudinal modulus of the host material is low.     

弹簧隔振支座水平滞回性能试验与分析

为获得大型设施竖向隔振所需的弹簧支座的抗振性能与抗振设计方法,以盖板水平位移是否被限制以及竖向力的大小为基本参数,完成了100 k N和300 k N两类共计10个试件的弹簧隔振支座水平反复荷载与水平位移关系的拟静力试验,获得了考虑竖向荷载影响的滞回关系曲线.试验发现:滞回关系均呈现为初期小位移下为线弹性关系,竖向压缩对单圈极限侧移影响可忽略;较大位移后由于盖板的限制作用使滞回曲线表现为一定耗能;盖板无位移限制时,竖向压缩与水平变形的累积效应可导致局部弹簧发生不可逆塑性变形,其耗能能力和极限侧移能力较大.基于试验结果,提出了两类弹簧隔振支座弹性刚度、弹性变形限值取值方法,建议了罕遇地震影响下弹簧隔振支座位移弹性变形应组合竖向变形.事实证明,在大型设备以及建筑物中预设弹簧隔振支座可以在地震发生时有效提高设备以及建筑物的抗振性能,该研究结果可为大型消声室或半消声室等布置竖向弹簧隔振支座的大型设施震性能评价与抗震设计提供参考.     

冲击减振器减振机理的研究

本文用简单可靠的数值仿真方法对冲击减振器进行了全面研究。研究结果表明:冲击减振器在其主系统的固有频率附近有很强的减振能力,因而特别适用于抑制机床颤振。冲击块与主质量之间的摩擦是冲击减振器的不利因素。碰撞消耗能量也不是冲击减振器减振的主要原因。 实验和数值仿真的结论相符。     

受大面积堆载影响负摩擦桩的Q-S曲线分析

针对在大面积堆载情况下，工程桩部分桩身会因周边土体沉降出现负摩阻力从而改变工程桩的承载特性这一问题，通过对中性点和负摩阻力的分析，提出了从场地工程试验桩Q-S曲线来获得受负摩阻力作用下工程桩的Q-S曲线的方法.采用桩筏有限元软件对工程实例进行了计算分析，验证了该方法的可行性.结果表明，中性点深度的确定是获得负摩擦桩Q-S曲线的关键，不同深度的中性点可以得到不同的Q-S曲线；在相同荷载作用下，中性点深度越深，负摩擦桩越早于正常工作桩屈服，筏板基础的沉降和桩身最大轴力越大.从场地工程试验桩的Q-S曲线来获得受负摩阻力作用下工程桩的Q-S曲线的方法，为大面积堆载下受负摩阻力作用工程桩的承载力设计提供了依据.     

Local linearization modeling method of a multilayer wave-shaped steel-belt damper （MWSD）

To analyze the modeling methods of the dry friction rotor system, a local linearization model of the dry friction damping rotor system was built based on the simplified model of the wave-shaped steel-belt supporting rotor system. In this model, the linear stiffness of damper closed to pre-deformation was defined as the stiffness of damper, the maximum amplitude of the rotor was calculated according to the load and linear rotor, and the damper＇s parameters were defined on the basis of the energy dissipation parameters. The presented method can reflect the hysteresis characteristics and is easy to calculate. Experimental results demonstrate the accuracy and feasibility of this method.     

Local Iinearization modeling method of a multilayer wave-shaped steel-belt damper (MWSD)

To analyze the modeling methods of the dry friction rotor system, a local linearization model of the dry friction damping rotor system was built based on the simplified model of the wave-shaped steel-belt support- ing rotor system. In this model, the linear stiffness of damper closed to pre-deformation was defined as the stiff-ness of damper, the maximum amplitude of the rotor was calculated according to the load and linear rotor, and the damper's parameters were defined on the basis of the energy dissipation parameters. The presented method can reflect the hysteresis characteristics and is easy to calculate. Experimental results demonstrate the accuracy and feasibility of this method.     

金属材料干摩擦特性的实验与仿真研究

基于单自由度弹簧阻尼器模型和Mindlin理论模型,通过金属材料干摩擦动态特性实验,得到了干摩擦迟滞特性曲线以及等效刚度与等效阻尼变化规律.随着两接触面间相对位移幅值的增大,摩擦力等效刚度单调下降,并且趋于平缓,而摩擦力等效阻尼则随位移幅值的增大而单调上升,并且在无量纲相对位移幅值为2.0附近达到最大值后随位移幅值的增大而单调下降.通过比较分析实验数据和两种理论模型的计算结果发现,当无量纲相对位移幅值小于1.0时理论模型无法反映系统的刚度与阻尼特性.利用有限元分析软件MARC建立了与实验相一致的有限元预测模型.对比分析表明,有限元模拟结果与实验结果具有较好的吻合程度,有限元方法可以帮助分析工程实际中金属材料的干摩擦特性.     

金属橡胶弹性迟滞回线的一种新的建模方法

金属橡胶作为一种干摩擦阻尼材料，其阻尼特性在很多领域得到了应用．在振动防护领域，通常用金属橡胶阻尼元件的迟滞回线来描述金属橡胶的干摩擦阻尼特性．本提出了一种描述迟滞回线的数学方法，该方法采用泊松分布来描述金属橡胶材料内部金属丝之间的接触点运动状态，并针对不同的振幅对金属橡胶力学本构关系中的参数进行了求解．与现有方法相比，该方法能够更加准确地描述金属橡胶的非线性迟滞特性．     

椭圆形钢铅耗能器性能及振动台试验

针对工字型钢铅组合耗能器直角区域容易应力集中、过早屈服断裂退出工作的问题,提出一种由钢和铅两种材料组成的椭圆形钢铅耗能器,这种耗能器加工简便且水平两个方向都具有良好耗能性能.首先,对椭圆形钢铅耗能器中钢板的平面应力进行分析.其次,对椭圆形钢铅耗能器进行力学性能试验;利用有限元分析软件ANSYS建立椭圆形钢铅耗能器的非线性计算模型进行数值分析并与性能试验结果进行对比.最后,对一个安装和不安装椭圆形钢铅耗能器的六层钢框架结构模型进行振动台对比试验.研究结果表明:数值分析结果与性能试验结果吻合良好,本文建立椭圆形钢铅耗能器数值计算模型的方法正确;椭圆形钢铅耗能器滞回曲线饱满,具有良好耗能能力;椭圆形钢铅耗能器对多层结构的地震反应具有较好减震效果.