减震耗能外套增层结构的受力分析

本文提出一种新的增层结构形式－减震耗能外套增层结构。讨论了这种结构的受力特点,对其稳定性及动力持性进行了分析。     

耗能减震结构的摄动分析方法

针对用振型分解法对耗能减震结构进行反应分析中存在的计算精度差且耗时的问题,提出了求解振动方程特征值问题的改进一阶摄动的高精度模态展开法,并推导了强行解耦的振型分解的一阶摄动修正公式。最后通过算例证明,提出的摄动分析法是有效的。     

位移型耗能减震结构优化设计

提出了一种应用于耗能减震体系参数设计的新型优化数学模型。模型目标函数体现了明确的设计意义,在保证几种地震波作用下结构最大层间位移角接近设计值的前提下,尽可能使得应用的耗能体系刚度最小。新模型同时解决了不同地震波作用下优化结果各不相同,优化参数难以选择的问题,是一种有效的优化设计方法。     

基于ETABS的框架结构耗能减震分析

依据结构设计程序ETABS,采用传统的抗震方法和耗能方法对办公大厦进行设计,分别建立传统的抗震模型和耗能模型,采用反映谱法进行结构的地震响应分析,得出层间位移、楼层加速度、层间剪力等数据,通过对耗能结构和非耗能结构的各项数据的对比得出结论：耗能结构比传统的抗震结构抗震性能更好。     

耗能减震结构的复模态矩阵摄动法

针对耗能减震结构的分析和优化设计过程中要遇到非比例阻尼和参数改变的情况,如果要较精确地求解系统的广义特征值问题,需经过两重迭代计算,这种迭代振动分析是非常麻烦的。为了保证非比例阻尼结构分析的精度和结构参数改变时迭代分析的效率,推导适用于非经典阻尼情况的复模态矩阵摄动法,提高了结构重分析的效率,通过算例分析,表明了该方法在一定范围内具有较高的精度。     

带耗能减震层框架-核心筒结构的简化模型与减震机理研究

提出带耗能减震层框架-核心筒结构的简化模型,将减震层等效为抗转刚度弹簧和抗转阻尼弹簧,构造减震层上部和下部的振型函数,采用假定振型法和虚功原理,推导带耗能减震层框架-核心筒结构在地震作用下的振动控制方程。以典型带耗能减震层框架-核心筒结构为例,采用MATLAB语言编制该简化模型的振动控制方程程序,并与ETABS软件建立的有限元模型进行相互验证,研究带耗能减震层框架-核心筒结构的地震反应和减震机理。研究结果表明:提出的带耗能减震层框架-核心筒结构简化模型有效、可行;利用振动方程的显示表达式揭示了带耗能减震层框架-核心筒结构的减震机理;由复模态分析方法进一步确定了不同减震层位置时结构阻尼的变化规律,优化设计的复模态阻尼比及阻尼器的优化阻尼系数可用于该类结构的初步设计。     

粘滞阻尼器减震结构的非线性动力分析

基于结构空间杆系-层模型,推导了粘滞阻尼器减震结构的附加阻尼矩阵、动力平衡方程和相对能量方程。在高层建筑结构动力分析程序HBTA中增加对粘滞阻尼器减震结构的非线性动力分析。通过具体算例,验证了本文所建议动力分析方法的正确性,并考察了粘滞阻尼器对结构的减震效果。HBTA程序可以反映结构构件和粘滞阻尼器的内力和变形。对同时包含位移相关非线性和速度相关非线性的结构动力分析做了有益尝试。     

木结构古建筑结构特性的计算研究

对蕴藏丰富历史文化信息的中国古建筑的研究和保护是抢救中华文化遗产的重要内容。本文在木结构古建筑结构特性实验研究的基础上,通过定义和引入反映木结构古建筑斗栱与榫卯节点特性的半刚性节点单元,建立适合木结构古建筑特点的3维有限元计算模型和分析方法。研制了有限元动力分析软件SAFATS。利用现场实测和模型实验结果,采用Simplex方法反演推断半刚性节点平均刚度的范围。通过有限元动力计算以及与现场实验和模型实验结果的对比分析,获得了西安北门箭楼的前6阶振动模态。     

无人机回收气囊减震性能有限元参数分析

目的伞降-气囊回收方式是目前无人机回收的主要方式,气囊能够在回收过程中很好地起到降低过载、限制反弹、保护设备的作用,研究气囊在回收过程中的回收特性对于加快无人机研制进度,提高无人机的回收质量具有重要意义。方法采用有限元模拟方法对无人机回收过程中气囊的减震特性进行研究,以单个气囊为研究对象,分析气囊充气后压力、气囊排气孔面积和气囊放气压力对气囊减震性能的影响,并对气囊参数进行优化。将优化过的气囊应用于某型高亚音速无人机,并对其减震特性进行验证。结果充气后压力、排气孔面积和放气压力等气囊参数无论过大还是过小都会影响减震性能,实际应用中必须根据实物具体情况,确定一组合理的气囊参数。某型高亚音速无人机采用双气囊减震方案,在进行气囊参数优化后,回收时其重心位置的加速度明显减小,飞机回弹速度及剩余速度也得到明显改善,满足了机体及机载设备对回收过载的要求。结论采用有限元对气囊的分析和优化方法对于气囊的设计具有较强的指导意义。     

基于混合消能减震技术非对称双塔连体结构抗震性能研究

以某非对称双塔连体超高层结构为研究对象,选取与建筑所在场地相匹配的地震波作为激励,通过对结构进行非线性动力时程分析,研究混合消能减震连体结构在各烈度地震作用下的消能减震效果,探讨了屈曲约束支撑(buckling-restrained brace, BRB)与黏滞阻尼悬臂桁架的位置变化对结构抗震性能的影响,同时对结构进行了全面的抗震性能评估。研究结果表明：在连体结构中、上部的加强层中布设阻尼器时,结构具有更佳的减震效果;在不同水准地震作用下,BRB与黏滞阻尼悬臂桁架耗能阶段不同且具有不同的耗能效率,混合消能减震技术可以综合不同类型阻尼器的优势作用,使连体结构具有更全面的抗震性能。在控制变形方面,其能够降低连体结构的扭转效应和层间位移角;在构件耗能方面,其减轻了主体构件进入塑性的程度,降低了结构主要受力构件的应力水平。将为混合消能减震技术在连体超高层结构中的进一步研究和应用提供借鉴。     

古建筑木结构燕尾榫节点弯矩-转角关系理论分析

基于燕尾榫节点受力机理的分析,对燕尾榫节点的转动弯矩进行了理论分析,推导了燕尾榫节点弯矩-转角理论计算公式,并与试验结果进行了对比分析,理论分析结果与试验结果吻合较好;在计算公式的基础上,对燕尾榫节点转动弯矩的影响参数进行了分析,结果表明：在一定范围内,随着摩擦系数的增大,燕尾榫节点的转动弯矩和初始转动刚度也逐渐增大;当摩擦系数超过0.5时,节点的初始转动刚度增加幅度逐渐减小;榫头长度和榫头的“收乍”角度的增大均能够提高燕尾榫节点的转动弯矩以及初始转动刚度;榫头高度的增大能够一定程度地提高燕尾榫节点的转动弯矩,但对节点的初始转动刚度影响不大。所得结果可为古建筑木结构的受力分析提供依据。     

冲击荷载作用下岩土材料能量耗散的有限元分析

当海上平台落物或商船抛锚会对海底管线造成一定的损害。通常的防护措施是管线的上部覆盖一层岩土材料,耗散部分落物冲击。运用非线性有限元程序Ls-DYNA/ANSYS对岩土材料耗散冲击物产生的能量的能力进行了数值模拟。对于碎石层的计算结果与挪威海洋工程规范中依据实验得到的结果一致,验证了该程序用于研究材料层能量消散能力方面的适用性。由于缺乏与粘土相关的研究,该文采用Ls-DYNA/ANSYS程序对粘土材料层消散能量能力进行了分析计算,成果可供海底管线保护设计的参考。     

基于退化理论的空间梁单元有限元分析

从双线性退化板壳单元出发,演绎推导出了一种可以应用于空间有限元分析的退化梁单元。退化梁单元采用基本的平截面假设,并用轴线节点位移来表示梁单元的三维位移场。在进行单元有限元列式时,仍然沿用三维结构的几何方程和物理方程。在退化梁单元的理论基础上编制了有限元计算程序,通过对几个算例的分析,证明了这种基于退化理论的空间梁单元的精确、高效和通用,这种单元也可以广泛应用于大型结构空间双重非线性有限元分析。     

带耗能腋撑型钢混凝土梁转换结构设计方法研究

带耗能腋撑型钢混凝土梁转换结构是一种新型的转换结构,受力状态和抗震性能有别于普通的耗能减震结构,设计过程缺乏理论指导。因此,该文在建立该种新型结构简化计算模型的基础上,通过理论分析方法推导了结构各控制截面的内力计算公式,建立了一套该种结构基于“强柱弱梁”、“强剪弱弯”和“强节点弱构件”等延性设计思想的设计方法。设计实例分析证明,根据该文方法设计的带耗能腋撑转换结构,相比普通结构转换层处的刚度突变得到了缓解而且结构的延性得到了提高。该文提出的方法可为该种新型转换结构的设计提供理论依据。     

磁流变夹层简支梁的有限元分析

智能材料——磁流变液(MRF)的流变特性如粘性、剪切弹性模量等随外加磁场可迅速、可逆变化,MRF可用于复合智能夹层梁板结构。建立了MRF简支夹层梁有限元模型,分别形成每层的单元矩阵,推导了MRF夹层梁的动力学方程,研究了上下面板为铝板条的MRF夹层梁的振动特性,进行了实验验证,计算与实验结果吻合较好:随着外加磁场强度的增加,梁的固有频率和损耗因子均增大,说明磁流变液在外加磁场作用下对夹层梁有显著的抑振作用。     

基于退化梁单元的混凝土结构徐变分析

应用退化梁单元分析了混凝土结构的徐变问题.在实际混凝土结构中,混凝土结构的徐变与混凝土开裂等非线性行为存在相互耦合作用.退化梁单元采用了三维结构的几何和物理方程,结合分块积分技术,可以方便地模拟钢筋混凝土结构的各种非线性行为.应用Trost-Bazant方法,建立了退化梁单元混凝土结构徐变分析计算方法.算例分析表明了计算结果的正确及在实际混凝土结构徐变分析中计入非线性行为的必要性.     

消能减震结构的损伤集中分布研究

消能减震结构是一种应用前景非常广泛的结构抗震体系。利用能量平衡的原理,采用质点系振动模型,通过对建筑结构模型进行地震响应和能量耗散的时程分析,讨论了在结构中设置薄弱层即消能层,控制结构在地震中的损伤集中分布在结构消能层的理论可行性,研究了所布置阻尼器及结构薄弱层的参数对损伤的集中程度的影响。结果表明设置消能层能够集中损伤,并可以减少消能层上部主体结构的截面尺寸,达到节省建筑材料提高经济效益目的。     

古建筑木结构燕尾榫节点弯矩-转角模型研究

古建筑木结构燕尾榫节点由于其独特的构造特征而具有与其他节点不同的性能,已有的分析模型不能完全适用于燕尾榫节点。在分析燕尾榫节点受力机理的基础上,根据节点的力学平衡和变形协调关系对燕尾榫节点的弯矩-转角关系进行了理论推导,结合已有的燕尾榫节点拟静力试验结果,提出了以屈服点、极限点为特征点的燕尾榫节点弯矩-转角双折线模型,给出了模型特征点参数计算公式。结果表明,用该模型所得弯矩-转角曲线与试验骨架曲线基本吻合。研究成果可为古建筑木结构的修缮加固提供理论依据。     

古建筑木结构屋盖梁架体系动力性能分析

针对目前古建筑木结构研究领域中对屋盖梁架的动力性能研究甚少的现状,该文以殿堂型木结构为研究对象,按照《营造法式注释》的构造要求建立屋盖梁架层模型,通过对其进行动力性能分析,得出了屋盖梁架层的结构动力特性以及在各种工况作用下的位移最大响应值和加速度最大响应值,求解出了各梁架层的动力放大系数.研究表明:屋盖梁架模型的第一频率为1.486Hz;屋盖梁架模型的自振频率远远高于振动台试验整体结构模型的自振频率;梁架层最大位移值随地震作用和高度的增加而增大;大震(400gal)时半刚性榫卯连接的减震效果比中震(220gal)、小震(110gal)时的减震效果要好;层间动力放大系数值在1 左右;屋盖层与铺作层的动力放大系数在0.9 左右.