导管架式海洋平台Pall型摩擦阻尼控制研究

笔者考虑几何非线性,首次提出了适用于海洋平台结构的Pall型摩擦阻尼器的一种新型应用方式,对安装Pall型摩擦阻尼器的不同坡度的等腰梯形框架进行了有限元分析,采用ANSYS程序对该Pall型摩擦阻尼器的滞回特性和力学特性进行了详细的分析.分析结果表明安装Pall型摩擦阻尼器能有效减小动荷载作用下的最大位移,并且大大提高框架的耗能能力,证明了这种新型Pall型摩擦阻尼器与原Pall摩擦阻尼器具有同样的耗能能力.最后,将这种摩擦阻尼器放置在海洋平台结构中,分析了此种摩擦阻尼器在海洋平台结构中的减震效果.     

Pall型摩擦阻尼框架几何非线性分析

采用大型有限元程序ANSYS分析了Pall型摩擦阻尼器(PFD)的滞回性能,证明了Pall摩擦阻尼器和改进的Pall摩擦阻尼器—T形芯板摩擦阻尼器(TFD)的力学特性是相同的.采用AN-SYS程序对安装Pall型摩擦阻尼器的钢框架和钢筋混凝土框架进行了有限元分析,分析结果表明安装Pall型摩擦阻尼器能有效提高结构的刚度,并且大大提高框架的耗能能力.     

Pall型摩擦阻尼支撑体系试验研究

鉴于Pall型摩擦阻尼普通支撑会对框架边柱产生附加轴力,考虑采用防屈曲支撑来代替普通支撑,使支撑充分发挥作用,同时不会对边柱产生增长的附加轴力,为防屈曲支撑在Pall型摩擦阻尼支撑体系中的应用奠定基础.由于Pall型摩擦阻尼器滞回特性不受支撑屈曲力影响的特性,故采用普通钢板来代替防屈曲支撑进行Pall型摩擦阻尼支撑体系试验研究,同时对此支撑体系在考虑几何非线性情况下进行有限元AN-SYS仿真分析.对比试验结果和仿真分析结果,表明试验结果与仿真分析结果得出的Pall型摩擦阻尼器摩擦力和支撑内力的变化规律基本相同,为下一步采用防屈曲支撑体系进行试验研究奠定基础.     

形状记忆合金-弧面摩擦复合阻尼器设计与分析

提出了一种兼具自复位、变摩擦和高耗能于一体的新型形状记忆合金-弧面摩擦复合阻尼器,该阻尼器由形状记忆合金复位装置和变摩擦耗能装置两部分组成。基于Brinson模型和摩擦学建立了该阻尼器的恢复力模型,并利用Simulink对其力学性能进行了数值模拟。研究结果表明:所建立的恢复力模型能够很好地描述该阻尼器的力学性能;随着位移幅值的增加,阻尼器的耗能能力逐渐增大,加载频率对其耗能能力影响不大,在建筑结构中能够保持稳定的耗能特性,具有一定的工程应用前景。     

新型转动型摩擦阻尼器设计及应用

提出了一种新型的转动摩擦阻尼器,并在现有的被动式阻尼器设计方法的基础上,提出一种适合于设计新型转动摩擦阻尼器的计算方法。利用Open Sees抗震分析软件建立包含阻尼器和不包含阻尼器的4层钢框架模型,并对钢框架模型进行多遇地震和罕遇地震作用下的弹塑性动力时程分析。研究结果表明,转动型摩擦阻尼器的弯矩-转角滞回曲线饱满,具备良好的耗能能力;运用所提出的设计方法设计的阻尼器,可以达到预定的降低结构的地震响应的目的,钢框架结构的整体抗震性能得到明显改善。所提出的新型摩擦阻尼器可以发挥很好的消能减震的目的,所提出的阻尼器的设计方法在设计摩擦阻尼器时简单、准确。     

转动型阻尼器及转动型耗能节点研究现状

梁柱节点需要较大的塑性转动能力,以避免节点脆性破坏并保证结构整体性,在节点安装转动型阻尼器或直接通过节点安装耗能元件形成转动耗能节点可以实现这一目标。综述了现有的转动型阻尼器以及转动型耗能节点,常见的转动型耗能阻尼器可分为摩擦型、金属型和复合型;常见的转动型耗能节点可分为摩擦型、金属型,以及自复位功能耗能节点。归纳了不同类型转动型阻尼器以及转动型耗能节点的构造形式;对比了复合型阻尼器、摩擦型和金属型阻尼器及耗能节点以及自复位耗能节点的试验曲线及耗能特点,归纳出了矩形、梭形、平行四边形、弓形、旗帜形5种滞回曲线形状;归纳了转动型阻尼器及转动型耗能节点的安装方式,以及试验中常用的悬臂式、十字形和平行连杆试件形式;对比了转动型阻尼器及转动型耗能节点的特点。并对未来的研究方向提出了展望。     

新型摩擦阻尼器的研究及其在建筑结构振动控制中的应用

探讨了一种新型耗能摩擦阻尼器的耗能原理及其在建筑结构振动控制中的应用。研究表明,该阻尼器除具有传统阻尼器的优点外,还克服了传统摩擦阻尼器只能提供恒定的摩擦力的缺点。同时,该阻尼器还可以利用振源信号进行反馈控制,因此增大了耗能能力,提高了减振效果。有限元仿真分析证明,该新型摩擦阻尼器应用在建筑结构上具有较好的减振效果。     

摩擦阻尼器支撑刚度对结构耗能特征的影响

根据双板型摩擦阻尼器的结构特点,分析了该摩擦阻尼器的工作特性,建立了使用该摩擦阻尼器的结构动力方程,并从实际结构各层摩擦阻尼器的支撑刚度出发,计算讨论了由摩擦阻尼器支撑刚度与结构层间刚度关系的不同导致的摩擦阻尼器耗能特性的差异,由此得出摩擦阻尼器的支撑刚度与结构层间刚度之间的关系对结构响应的影响,探讨了摩擦阻尼器支撑刚度与结构层间刚度之间的关系对实际结构各层摩擦阻尼器滞回特性和地震时程响应的影响,提出如何改变摩擦阻尼器的支撑刚度以使各层摩擦阻尼器耗能特性最佳的解决方案。     

摩擦阻尼器的初始滑移参数与结构耗能特征分析

本文根据双板型摩擦阻尼器的结构特点,分析了该摩擦阻尼器的工作特性,建立了使用该摩擦阻尼器的结构动力方程,并从实际结构各层摩擦阻尼器的初始滑移值出发,计算讨论了由结构层间位移的不同导致的摩擦阻尼器的耗能差异,由此得出摩擦阻尼器初始滑移值对结构响应的影响特性,从而进一步探讨了初始滑移值与实际结构各层摩擦阻尼器滞回特性和地震时程响应之间的关系,提出了如何改变摩擦阻尼器的初始滑移值以使各层摩擦阻尼器耗能最佳的解决方案。     

带中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架拟动力试验

为解决较大跨度自复位钢框架结构层间位移角可能超限或耗能不足的关键问题,课题组前期提出将中间柱型阻尼器应用于装配式自复位钢框架。但是因门窗开洞等要求而不能在跨中处设置中间柱型阻尼器,从而提出了带双中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架,对其进行了拟动力试验,并与带单中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架的拟动力试验进行了对比,分析了其位移响应、滞回性能、中间柱摩擦阻尼器滑动、索力及典型部位应变变化等。结果表明,两榀框架震后短梁-长梁连接界面处残余转角和索力降低均较小,具有良好的开口闭合机制,耗能能力较优,能够有效避免主体结构的损伤,且带双中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架控制结构侧移效果更好,耗能性能更优,适用于较大跨度的多高层结构。     

SMA复合摩擦阻尼器在网架结构中的减振效果分析

将SMA复合摩擦阻尼器用作空间网架结构的耗能减振装置,探讨了其在空间结构中的减振控制分析方法。介绍了SMA复合摩擦阻尼器的工作原理和理论模型,建立了网架结构减振控制的运动方程。地震作用下某网架结构减振控制的数值模拟结果表明,SMA复合摩擦阻尼器可有效降低结构地震响应,较之纯摩擦阻尼器和纯SMA阻尼器,减振效果更为优良。     

摩擦阻尼器在工程结构中的研究与应用

概述了摩擦阻尼器的种类、构造以及减震原理,介绍了摩擦阻尼器的力学模型和结构分析方法,简述了摩擦阻尼器在云南省洱源县振戎中学教学楼和食堂楼中的应用,以及在东北某大楼加固中的应用.     

木质变摩擦阻尼器滞回性能的试验研究与理论分析

基于对摩擦阻尼器材料及构造的改进,研制了一种木质变摩擦阻尼器。对9个不同参数的木质变摩擦阻尼器试件进行了低周反复荷载试验,研究了阻尼器的滞回性能,分析了摩擦块的坡度、螺栓预紧力等因素对阻尼器耗能性能的影响。根据木质变摩擦阻尼器的构造特点及工作原理,建立了其力学分析模型,确定了适用于该摩擦阻尼器的滞回规则和相应的滞回模型,并利用试验数据对滞回模型进行了验证。研究结果表明：木质变摩擦阻尼器的输出力在大变形时显著提升,滞回曲线较为饱满,具有分阶段耗能的特点,表现出稳定且良好的耗能性能;木质变摩擦阻尼器的耗能能力与木质摩擦块坡度和螺栓预紧力呈正相关。建立的滞回模型能较准确地反映木质变摩擦阻尼器的工作性能,理论与试验滞回曲线吻合较好。     

Application of coupled multi-body dynamics–discrete element method for optimization of particle damper for cable vibration attenuation

With the application of the particle damping technology to cable vibration attenuation, the rootless cable damper overcomes the limit in installation height of existing dampers. Damping is achieved through energy dissipation by collisions and friction. In this paper, a coupled multi-body dynamics–discrete element method is proposed to simulate the damping of the damper–cable system under a harmonic excitation. The analyses are done by combining the discrete element method in EDEM and multi-body dynamics in ADAMS. The simulation results demonstrate the damping efficiency of rootless particle damper under different excitations and reveal the influence of the design parameters on its performance, including the filling ratio, particle size, coefficient of restitution, and coefficient of friction.     

中间柱摩擦阻尼器预应力钢框架静力推覆试验研究

为研究跨度较大的预应力钢框架结构的可恢复功能,提出了具有可恢复功能的中间柱设有摩擦阻尼器的预应力钢框架体系,给出了中间柱摩擦阻尼器的典型构造。设计了一个8层原型结构,对底部两层平面框架子结构进行了静力推覆试验,同时采用ABAQUS有限元软件对试验进行了数值模拟。结果表明：中间柱的摩擦阻尼器在提高框架结构刚度的同时,还提高了结构的耗能能力;结构除梁翼缘加强板和柱脚翼缘出现塑性变形以外,其他主体结构始终保持弹性工作状态;第1、2层框架的层间剪力 位移滞回模型分别呈梭形和弓形。卸载后的检测结果显示,钢绞线的预应力损失很小,为结构提供了良好的自动复位和恢复结构功能的能力。     

粘弹性阻尼器在网架结构减震控制中的优化设置

将粘弹性阻尼器应用于空间网架结构,给出了网架结构体系的控制原理。分别从控制网架结构的节点位移、节点加速度和杆件轴力三个方面选定控制目标,编制了有限元分析程序。研究探讨了粘弹性阻尼器在网架结构减震控制中的优化设置,分析了阻尼器在网架结构中的布置位置、布置数量、阻尼器支撑倾斜角度等参数的影响,对在各种工况下的减震效果进行了对比分析。结果表明,在结构中合理布置阻尼器可显著提高阻尼器的减震控制率。最后,提出了在结构中设置粘弹性阻尼器的基本优化步骤,对粘弹性阻尼器在网架结构中的优化设置提出如下建议:(1)阻尼器宜布置在跨度等分点处;(2)阻尼器沿结构纵向布置优于沿横向布置,纵横向综合布置效果最佳;(3)阻尼器支撑倾斜角度宜取α=45°~60°;(4)阻尼器与网架下弦节点连接优于与网架上弦节点连接;(5)阻尼器的布置数量宜适中。本文成果可为粘弹性阻尼器在网架工程中的实际应用和设计提供借鉴。     

消能减震及软钢阻尼器的研究与应用综述

以单自由度体系为例,从结构的力学和能量角度对比分析了传统结构和装有附加耗能装置结构之间的区别,从而得出消能减震结构的原理;从耗能材料、耗能机理、受力形式等不同的角度对各类阻尼器进行了简单的汇总和分类;总结了国内外几种典型的软钢阻尼器,如X形阻尼器、三角形阻尼器、中空菱形阻尼器、圆形阻尼器等,并对这几种软钢阻尼器的提出、发展、优化、几何构造、减震原理等方面做了简要说明;针对目前利用阻尼器耗能的消能减震结构仍存在的很多亟待解决的问题,提出了阻尼器研究中有待解决的若干问题和今后阻尼器设计时可采取的一些建议。结果表明:消能减震结构比传统结构在同样的地震力作用下增加了阻尼器耗能,使原结构的塑性变形耗能和滞回耗能需求减少,从而减轻了主体结构的损伤程度;软钢阻尼器因其构造简单、力学性能稳定、造价相对低廉、耗能效果显著等优点,研究和应用最为普遍;阻尼器设计中应考虑合理设置阻尼器平面形状,设置多个耗能元件及耗能机制,利用新材料新技术减少焊接连接,建立更准确的本构关系以及更完备的指导规范。