核电厂隔震结构的振动台试验研究

将基础隔震技术应用于核电厂的设计和建造,不仅可以实现上部结构和内部设备、管道的标准化设计,缩短设计和建造周期,提高核电厂建设的经济性,而且可以提高结构的抗震裕度,有效抵抗超过设防烈度的地震动。为此,该文分别采用传统橡胶隔震支座和厚层橡胶隔震支座,制作传统水平基础隔震模型和三维基础隔震模型,结合油阻尼器控制核电厂结构的地震响应。通过振动台试验和数值模拟,对比了隔震模型和非隔震模型在时域和频域的地震响应。研究表明,在水平方向,两种隔震结构的水平加速度相对于非隔震结构均可以降低约50%;在竖直方向,三维隔震结构的楼层反应谱峰值向低频2Hz~3Hz移动,避开了设备和管道的主频率范围10Hz~20Hz,即可以实现设备和管道的竖向隔震。同时,试验和分析均证明对隔震层附加约为15%的水平阻尼比,可以有效降低结构的地震响应,并使水平楼层反应谱峰值减小约50%。     

锥形非固结隔震结构理论与试验研究(I)-支座静力试验

提出了适用于低层及多层建筑结构的锥形非固结隔震结构的新型减震结构体系和锥形非固结隔震支座,为了研究锥形非固结隔震结构的减震机理、减震效果和支座力学性能,对粘弹性材料和锥形隔震支座进行静力试验研究。试验研究结果表明两种粘弹性材料具有相似的耗能能力;支座具有较大的竖向刚度、竖向耗能能力有限;支座水平滞回曲线饱满,曲线呈现出双锥形,在不同参数下等效阻尼比为15%~35%。     

锥形非固结隔震结构理论与试验研究(II)-支座参数分析

为了研究锥形非固结隔震支座的水平力学性能及滞回特性,设计并加工了坡度角为30°、45°及60°的锥形非固结隔震支座,对9个不同参数的支座进行水平力学性能试验研究,对坡度角、阻尼材料类型、阻尼材料厚度、加载振幅、加载频率、竖向荷载及高应力等与支座的水平力学性能的相关性进行研究,得出若干对非固结隔震结构设计有价值的结论。     

多维地震作用下隔震桥梁地震反应（Ⅰ）——模型结构振动台试验

为了研究多维地震作用下隔震梁桥结构振动特性和隔震效果,隔震支座两水平正交方向力-变形关系以及竖向性能等,对方形铅芯支座隔震连续梁桥结构模型进行了下模拟地震振动台试验.在水平单向、双向及水平双向和竖向同地输入地震波时,对桥梁模型结构桥面和桥墩顶部加速度反应,位移反应,以及隔震支座两水平正交方向力-变形关系和竖向力反应等进行了相关研究,得出若干对桥梁隔震设计有价值的结论.     

复摩擦摆隔震性能的振动台试验研究

本文通过模型振动台试验研究采用复摩擦隔震支座(MFPB)的楼面隔震性能。试验结果表明,隔震层上部荷载变化对MFPB隔震效果没有影响;MFPB与黏滞阻尼器的协同工作能够控制隔震楼面的位移;竖向地震动对MFPB的水平隔震效果无明显影响;用SAP2000中的摩擦连接单元模拟MFPB隔震效果的精度是满足工程需求的。     

铁路桥梁隔震体系振动台试验研究简介

本文简要介绍了铁路桥梁隔振体系模拟地震振动台试验的基本情况,对传统支座模型桥梁,橡胶肢座模型桥梁,滑板隔震支座模格梁在８﹂裂度地震试验波下的反应进行了述。     

刚性滑板-复位橡胶免承压支座隔震结构振动台试验

研发了一种新型自复位滑移摩擦隔震支座,该支座竖向支承和水平复位元件相互独立分离,摩擦耗能和自复位功能分别由刚性滑块和弹性橡胶完成。阐述了该支座基本构造及工作原理,提出并检验了该型支座的理论恢复力模型。设计并制作了3层装配式钢框架足尺模型,选用2条天然波及1条人工波,对基础隔震及非隔震结构进行7度(0.15g)多遇、设防及罕遇地震的地震模拟振动台试验。结果表明：新型支座的各组成部分本构关系独立明确、传力路径清晰,便于组装更换;采用该支座的隔震结构在各水准地震作用下的地震反应明显小于非隔震结构,隔震效果随试验地震动峰值加速度的增大而趋于显著;隔震层滞回曲线饱满,可有效吸收耗散地震能量,各支座始终保持较好的竖向稳定性,未出现倾覆提离现象,震后结构隔震层复位良好。     

下部减震层间隔震结构振动台试验研究

层间隔震体系是基础隔震体系的发展与延伸,作为一种复杂结构体系,以往的研究仅限于探讨隔震层参数对地震响应及减震效果的影响,本文首次进行了下部结构附加黏滞阻尼器的层间隔震结构振动台试验研究。设计了1个四层的钢框架模型,首先进行了基础固接及1层顶隔震的振动台试验研究,其次,在1层顶隔震的基础上,在下部结构附加了黏滞阻尼器进行下部减震层间隔震结构的振动台试验研究,测定结构的加速度、层间位移及层剪力系数。试验结果表明,下部减震是在层间隔震基础上进一步提高隔震减震效果,降低结构地震响应行之有效的策略。本文还建立了层间隔震结构的有限元模型,将有限元分析结果与试验结果进行了对比。     

锥形非固结隔震支座理论模型参数试验研究及其结构地震响应分析

提出了一种适用于低层及多层房屋抗震的锥形非固结隔震支座,建立了该支座在水平剪切、滑动和斜面压剪阶段的力学模型,对10组不同设计参数的支座试件进行了参数试验研究,包括坡度角、橡胶层厚度、加载位移及竖向压应力与支座水平力学性能的相关性,试验结果表明所提出的理论模型与试验结果吻合较好,得到了支座设计参数与耗能影响规律。并进一步给出了锥形非固结隔震结构的高宽比在不同场地的限值,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ类场地的高宽比限值分别为2.3、1.7、1.3和0.5。通过有限元软件探讨其在地震作用下的响应规律,结果表明在不同力学参数下锥形非固结结构的抗震能力均较显著。     

框架结构隔震性能对比试验研究

基础隔震和层间隔震技术是结构抗震的一种新途径和新方法，本文桉相关似关系设计制作了三个结构完全一样的钢筋混凝土三层框架模型，分别采用基础隔震，层间隔震和基础固定三种形式，在模拟地震振动台上同时进行抗震试验，试验结果表明基础隔震可以大大延长结构基本周期，减小结构加速度反应５０％以上，结构层间位移反应很小；层间隔震结构中，层间隔震层的反应放大，从而减小了以下各层的反应。     

网结构隔振特性的理论与实验研究

针对航天器微振动高性能隔振的特殊要求,提出一种基于网结构的新型隔振方法,对由振源-网结构-弹性边界构成的耦合系统进行了振动建模与分析。对于网结构,采用子结构导纳综合法建立其模型,获得了垂直于网面的频域振动方程;对于边界梁,采用弦-梁单向耦合,将动态张力沿垂直和水平方向分解,得到振动响应的完整描述。在此模型基础上,分析了耦合系统的振动传递特性。为验证理论的正确性,设计并搭建了网结构微振动实验台。结果表明,网结构平台具有良好的被动隔振效果,在较宽的频段内,可以实现20dB以上的振动衰减。     

充气膜结构零应力态求解

充气薄膜管属于柔性结构,荷载作用下产生的变形,会引起其内压改变,进而导致外围薄膜刚度的变化,对其变形产生重要影响,表现出内充气体压力与外围薄膜变形相互耦合的特点。该文采用有限元方法分析气-膜耦合作用对充气薄膜管动力特性的影响及其随影响因素的变化规律。通过将内充气体看作小扰动线性势流以考虑气-膜耦合作用以及内充气体附加质量的影响;通过建立内充气体的三种等效模型,分别将内充气体作用等效为外围薄膜静力边界条件、考虑内充气体附加质量影响的静力边界条件以及小扰动线性势流体,并将其相应的有限元分析结果进行对比,研究气-膜耦合作用和内充气体附加质量对充气薄膜管自振特性的影响及其随初始内压、长细比、膜厚以及端部约束类型的变化规律。研究结果表明：气-膜耦合作用以及内充气体的附加质量对低阶自振模态没有明显影响;气-膜耦合作用对自振频率有较显著的影响作用,而内充气体附加质量的影响则较小;随初始内压和长细比的增加,气-膜耦合作用对频率的影响体现出因阶次不同而不同的变化规律;气-膜耦合作用对频率的影响随膜厚的增加而降低,随约束程度的减弱而增强。该文的研究成果揭示了气-膜耦合作用对充气薄膜管自振特性的影响规律,有助于深入认识充气薄膜管的动力行为,确保其设计计算的合理性和可靠性。     

磁流变弹性体隔振缓冲器设计及实验研究

磁流变弹性体是一种剪切模量可由外加磁场控制的智能材料,在半主动控制、着陆缓冲等方面具有广阔的应用前景。本文在此基础上探讨了基于磁流变弹性体的隔振器的磁路计算方法和结构设计准则,并设计出隔振器原型样机,通过改变控制电流和正弦波激振频率,考察隔振器的振动控制响应特性。实验结果表明在一定的频率范围内,该隔振器具有良好的隔振效果。     

小型恒温箱恒温性能的理论及实验研究

通过分析恒温箱内外的热量平衡，建立箱体内部温度变化的动态方程，进行理论求解，并分析箱体形状系数和内热源对箱体内部温度的影响。同时设计1台有效恒温空间为1350mm×340mm×450mm的小型恒温箱，进行不同温度波动下的恒温特性。结果表明，冷热源方式对恒温箱内温度的稳定有较大影响，较大的体型系统有利于维持恒温，另外动态方程的计算结果与实验相符。     

一种新型光学传感器的理论和实验研究

当多孔硅处于有机物蒸汽环境时,由于自身的多孔结构和巨大的比表面积,有机物蒸汽分子将迅速地吸附到多孔硅的表面,并在多孔硅的孔内发生毛细冷凝作用,这将引起多孔硅层有效折射率的变化,从而导致多孔硅微腔反射谱透射峰峰位的变化.本文主要利用Bruggeman介电常数近似理论与光子晶体传输矩阵的方法,建立了多孔硅微腔的理论传感模型.使用光学实验装置对多孔硅微腔进行了传感实验,证明多孔硅微腔可以实现对有机物蒸汽分子种类的检测,且分辨率较高,响应时间和恢复时间短,可重复性好.     

Theoretical and experimental study on the electronic structure and optical absorption properties of nitrogen-doped nanometer TiO2

Nitrogen-doped nanosized TiO₂ powders were prepared by using sol–gel technology while ammonium chloride, triethylamine and ammonia solution were taken as nitrogen precursors separately. Triethylamine with small bonding energy of N–C can introduce more nitrogen content into titania crystal than ammonium chloride and ammonia solution at the same initial molar concentration. The doping nitrogen atoms suppress the growth of titania crystal and the phase transformation, and increase the c-axis lattice parameter as well. UV–vis absorption studies confirmed that the spectral responses of nitrogen-doped TiO₂ powders were shifted to the visible light region. The optimum nitrogen content in our experiments is 14.1% (mol), the absorption edge of which shift to 480 nm. The ab initio calculations support the conclusion that the doping of nitrogen can decrease the energy gap by mixing the N 2p states with O 2p states. The theoretical lattice parameters and optimum nitrogen content agree well with the experimental results.     

桥梁动态称重迭代算法的理论与试验研究

桥梁动态称重(bridge weigh-in-motion,BWIM)能够以桥梁作为载体识别过往车辆的轴重.商用BWIM系统通常基于Moses算法,以桥梁的实测影响线对车桥实测动力响应进行轴重识别.然而,该算法的轴重求解方程是病态方程,在特定情况下轴重识别精度偏低.为解决这一问题,该研究提出桥梁动态称重迭代算法,通过M...     

倾斜切趾光纤光栅的理论与实验研究

针对飞秒激光刻写均匀光纤布拉格光栅的反射主峰存在较高旁瓣,容易对主峰形成串扰的问题,开展基于倾斜切趾光纤光栅的理论与实验研究。根据飞秒激光诱导产生的折射率特点,修正耦合模模型中的交流耦合系数,并利用有限元仿真的形式,验证了倾斜切趾法的切趾类型为高斯型。之后对影响切趾效果的关键参数进行实验研究,结果表明：实验结果与仿真计算基本一致;初始横向位移为5~10 μm,且不对称偏移量小于±2 μm时,边模抑制比可提高到15 dB。研究成果为提高光纤光栅边模抑制比提供了重要理论支撑与实践指导,对于推动光纤光栅制备工艺技术发展具有重要意义。     

改进的Bang-Bang控制算法的理论与试验研究

将电压的切换时间作为可调参数,提出了基于位移反馈的改进的Bang-Bang控制算法。建立了磁流变阻尼器对拉索减振的半主动控制的有限元模型以及基于dSPACE、MATLAB/Simulink和磁流变阻尼器等工具的半主动控制试验平台,从有限元数值仿真和试验实测两方面分析了改进的Bang-Bang控制算法和最优被动控制对拉索减振效果的影响。理论计算和试验实测结果都表明改进的Bang-Bang控制对拉索的减振效果优于最优被动控制,同样优于经典的Bang-Bang控制算法;半主动控制时阻尼器输入电压的切换时间对拉索系统的减振效果至关重要。     

Theoretical and experimental study of multi-compression particle breakage

By modifying Griffith's theory, a theoretical fatigue model was built to explain how the fatigue strength of a single particle changes under repeated compressions. The predictions of the model were validated by experimental results for two kinds of crystal particles: NaCl and MgO. We also performed experiments on granular particles whose properties were unknown. Here too the fatigue trends were similar to that of the model. The results show that as the compression stresses acting on the particles and the number of compressions increase, the fatigue compression strength decreases. In addition, fatigue trends we observed for the various particles demonstrate dependence on the material's properties.