地震模拟振动台多向扩展系统

为利用单振动台实现大跨度空间结构多维多点激励的振动台试验研究,提出地震模拟振动台改向扩展系统概念。结合曲杆机构改变地震波传递方向的特性,对地震模拟振动台扩展系统进行结构动力分析。根据多点激励理论,考虑上部结构惯性力对子台的作用,推导出子台等效质量的计算公式。在谐波荷载作用下,给出多向扩展系统动力响应的解析式。研究表明,多向扩展系统能有效改变地震波的峰值加速度、相位和传递方向,是一种利用单振动台实现大跨结构多维多点激励试验研究的有效方法。算例结果验证了本文理论的正确性,为振动台多向扩展系统的研制提供理论依据。     

多维地震激励下人字形桥梁地震模拟振动台试验研究

为研究人字形桥梁在地震作用下的动力响应,以某人字形桥梁为原型,制作了一座相似比为1/20的模型桥梁,采用El-centro波对其进行了不同地震烈度的多维激励地震模拟振动台试验和有限元分析。研究结果表明：随着地震烈度的增加,模型结构自振频率降低阻尼比增大;桥墩墩顶顺桥向加速度响应基本不受竖向地震分量影响;计算桥墩墩底应变响应时进行水平双向地震激励即可满足要求;梁体跨中竖向加速度响应,主梁和分支梁间的伸缩缝宽度取值,伸缩缝处的碰撞响应等均与地震波输入维度有关。因此,对于人字形桥梁在进行抗震设计时应针对不同的设计目的对其进行选择性的多维地震激励。     

曲线桥梁漂浮抗震体系地震模拟振动台试验及有限元分析

针对曲线桥梁地震中损毁严重、修复困难等问题,提出曲线桥梁漂浮抗震体系基本概念、结构组成及设计方法,并探讨其工作原理。将漂浮抗震体系概念、方法用于制作的1/20曲线桥梁模型进行地震模拟振动台试验及有限元分析。结果表明,该模型桥梁在地震发生后桥墩顶加速度峰值较墩底降低率最大为24.6%,梁体在桥墩上部成漂浮状态能减小桥墩受力;试验过程中模型未倒塌,表明该体系抗震性能良好,可用于高烈度抗震地区的曲线桥梁设计。     

复杂博物馆隔震结构地震模拟振动台试验研究

云南省博物馆结构处于地震高烈度地区,其结构形式为复杂超限非规则的型钢混凝土结构,对于这种具有特殊功能的建筑结构采用隔震技术具有十分重要的意义。为了确认该博物馆隔震结构的隔震效果及损伤破坏机理,对1:30的缩尺模型开展了振动台模型试验研究。主要对隔震与非隔震模型结构的动力特性及其在多遇地震、罕遇地震下的地震反应进行测试与比较。试验结果表明:隔震结构在不同性能水准地震作用下动力特性稳定,减震效果较好,上部结构水平向各层峰值加速度小于台面峰值加速度;隔震结构的加速度反应要小于非隔震结构,结构各层变形满足规定要求限值;结构扭转反应较小,整体没有发生破坏;罕遇地震作用下隔震支座滞回曲线均匀饱满,支座没有发生损伤。隔震技术能很好的在大型复杂博物馆结构中应用。     

基于扩展卡尔曼估计算法的地震模拟振动台模型识别

由于地震模拟振动台的长期使用和多次维护,其实际工作中的模型往往难以建立,而地震模拟振动台模型的修正对于估计实验结构底部剪力有重要作用。为此利用扩展卡尔曼估计算法识别了哈尔滨工业大学地震模拟振动台模型。首先,对一单自由度结构进行仿真,通过测量位移响应,将结构参数准确的识别。随后,对抗震实验室振动台进行了3次空台加载,通过测量振动台台面位移,利用扩展的卡尔曼估计算法,识别地震模拟振动台的模型,更新了其质量,阻尼和刚度。而后分别进行两组不同载荷形成的空台加载实验,由识别参数重构计算得到的台面响应与实测台面响应吻合良好,由此表明振动台模型参数估计准确。通过此次研究既可以有效的认识不同构建形式的振动台模型,同样也可用于确定某些难以测得参数的复杂结构的模型。     

独立式石箍窑洞地震模拟振动台试验及数值模拟

以山西省静乐县的某独立式石箍窑洞为原型,制作1/4缩尺的三跨试验模型,对其进行了地震模拟振动台试验,分析了地震作用下窑洞模型的破坏过程及破坏形态。在试验研究基础上,采用ABAQUS软件建立独立式石箍窑洞的有限元模型,将模拟得到的动力特性、动力响应和地震损伤结果与试验结果进行了对比分析,验证了有限元模型的合理性,进而基于对原型结构的有限元模拟,分析了覆土厚度、拱跨数和拱矢跨比对窑洞模型受力性能的影响。结果表明：独立式石箍窑洞在地震作用下主要发生砂浆灰缝开裂破坏,开裂最严重的部位为洞口拱顶和侧墙与背墙的连接处;有限元模拟结果与试验结果吻合较好,能够较好地反映地震作用下窑洞模型的受力性能;窑洞模型的纵墙刚度大于横墙,加速度和位移响应随输入峰值加速度的增大不断增大;随着覆土厚度变薄和拱矢跨比减小,窑洞模型的抗震性能增强,但拱跨数对窑洞模型的抗震性能影响较小。     

地震模拟振动台控制系统的发展

地震模拟振动台试验多采用离线迭代控制(ICS)实现波形的高精度复现,然而,多次迭代将对易损试验体造成累积损伤,同时,非线性试验体连续变化的动力特性将导致离线迭代控制出现精度下降的问题。针对上述问题,提出了一种基于系统矩阵修正的高精度在线迭代控制方法(HRICS)。该方法利用地震动加载过程中的实测数据在线识别系统矩阵,进而选择修正策略,并采用矩阵精度评价指标评估系统矩阵识别精度,若满足精度要求,则采用基于帧或者频率点的修正策略更新系统矩阵,最终使响应信号能够高精度地复现目标波形。通过振动台模型试验验证HRICS方法的有效性,并通过数值模拟研究HRICS方法的在非线性试验体下的控制性能。试验结果表明：HRICS采用频率点修正策略能获得最佳的控制效果;HRICS方法对目标信号的再现精度明显高于ICS方法第一次迭代后的结果。

     

液化侧向扩展场地-群桩基础-结构体系地震破坏反应大型振动台试验方案设计EI北大核心CSCD

为系统研究液化侧向扩展场地钢筋混凝土群桩基础-上部桥梁结构的地震破坏机理,依托中国建筑科学研究院抗震实验室地震模拟振动台系统,开展了液化侧向扩展场地-桩基础-结构体系大型振动台系列试验。根据试验的研究目标,首先对系列试验的总体设计进行介绍,详细阐述了场地的制备与结构的设计和制作、各类传感器的布设及新型传感器的应用、地震动选取与工况安排等内容。利用试验数据对层状剪切箱的边界效应做简要分析,对阵列式位移计(SAA)直接测试液化土体侧向位移的结果进行评估。结果表明:模型箱边界效应不显著,SAA可有效测量可液化土体的侧向位移,为系列试验的对比分析奠定了基础。试验最终实现了液化诱导侧向大变形与桩基塑性破坏的宏观效果,达到预期目标,说明该次系列试验方法及其方案是合理的。该文试验技术与方案为今后同行开展类似试验提供一套系统、完备的方法。     

柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架抗震性能的振动台试验研究

柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架结构,是经过特殊节点设计与结构控制理论相结合而形成的一种新型消能减震结构体系。通过对一个缩尺比1/3的三层三跨摇摆框架模型和一个同尺寸的常规钢筋混凝土模型进行模拟地震振动台对比试验,研究模型结构在不同水准地震作用下的动力特性、加速度响应、位移响应,分析结构的抗震性能。试验结果表明柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架集中耗能机制明确,地震作用后能自主复位,主体承重构件在大震下保持完好,是一种免损伤的新型结构体系。     

四种制冷剂重力再循环蒸发器的理论计算与实验研究

本文建立了均相流模型,对四种制冷剂重力再循环蒸发器进行理论分析,并搭建重力再循环制冷系统实验台,在不同工况下对比了实验结果与理论计算结果。以R404A为例,当保温体内空气温度从0℃下降到-25℃时,传热系数的理论值与实验值的偏差从15.91%逐渐减小到3.01%,制冷量的理论值与实验值的偏差从14.43%逐渐减小到2.07%。保温体内空气温度越低,偏差的幅度越小,重力再循环制冷系统的运行状态和理论运行状态较吻合。应用该模型对四种制冷剂运行状态进行预测,预测结果表明:相比于其他三种制冷剂,当液柱高度较低时,R410A的传热系数和制冷量最大。     

制冷系统含油量对制冷压缩机工作性能影响的理论分析和实验研究

为研究制冷系统含油量对制冷压缩机工作性能的影响,建立了汽车空调用涡旋式压缩机工作过程数学模型,对压缩过程进行了计算模拟。并在汽车空调压缩机性能测试台上,进行了变含油量、变转速和变工况实验,得到了流入压缩腔内的润滑油量与压缩机容积效率、压缩功率损失、排气温度、制冷量和COP的关系曲线。研究结果表明：理论计算结果和实验结果符合较好;压缩腔内油气质量百分比为7％～9％时,压缩机工作性能较为理想。     

多级热电制冷器的数值模拟与实验研究

对多级热电制冷器进行了理论分析。在三种不同工况下,运用ANSYS模拟四种不同类型热电制冷器的制冷温度,并搭建实验台进行了实验研究。模拟结果表明,热电制冷器热电对之间的距离对其制冷温度有影响,设计热电制冷器时,应对热电对距离进行优化设计。实验结果表明,实验用热电制冷器最佳工作电压为12V,热电制冷器制冷温度受外界环境影响非常大,选择合适的绝热材料对制冷器制冷温度有重要影响。实验结果还表明,热电制冷器输入电流和功率随热端温度升高而减小,制冷温度和最大制冷温差随热端温度升高而增大。     

基于损伤累积的爆破振动传播规律试验研究

为进一步揭示基于损伤累积的爆破振动波传播与衰减规律,设计混凝土试块进行损伤累积及爆破振动测试试验。结果表明,测点损伤值随爆破次数增加持续增大,中远区测点损伤有初期缓增及后期突增两阶段;测点单次爆破振动速度随距离增大而减小,近区测点振动速度减小较中、远区测点快;测点爆破振动速度随爆破次数增加总体减小,且爆源近区减小较快,中远区呈小幅度缓慢减小;随爆破次数继续增大各测点振动速度存有突增过程,且衰减系数 增加缓慢, 值减小,两者均存在小幅度畸变过程;多次爆破时确定振动安全阈值及爆破振动波传播衰减规律( 、 值)时应充分考虑损伤累积效应。     

提高地铁车站结构抗震能力的理论及数值分析

1995年阪神地震中,地铁车站等地下结构遭受了严重的破坏,其中大开地铁车站破坏尤为严重,一半以上的中柱发生坍塌,为了提高地铁车站结构的抗震能力,本文基于第二类拉格朗日方程首先建立了地震荷载和轴力联合作用下柔性动边界梁动力响应的分析方法,并讨论了轴力和弹簧刚度与阻尼系数对动力响应的影响特点与规律,然后利用ABAQUS软件对阪神地震荷载作用下大开地铁车站在有无设置隔震器时进行了三维非线性动力分析。研究结果表明：)     

三维强化抛光振动台的试验模态分析与有限元分析

对三维强化抛光振动台的初始结构模型进行试验模态分析,获得各阶模态参数,分析其结构动力特性,并与有限元模态分析结果进行对比,验证有限元模型的正确性.进而为实现结构的优化设计提供依据.     

CO2水冷气体冷却器理论与实验研究

针对自然工质CO2热泵热水器中套管式气体冷却器进行理论分析与实验研究。选取不同的换热关联式,分析管径和流量对CO2侧和水侧换热的影响,理论分析CO2和水的温度匹配情况,设计套管式气体冷却器并进行实验研究,实验结果表明所进行的理论分析在误差允许范围内,满足设计要求,理论和实验结果对于CO2热泵热水器的产业化应用起到了很好的技术支持作用。     

新型网壳减震体系弹塑性时程分析与振动台实验研究

针对多自由度复杂体系的网壳结构的抗震性能,提出了设置屈曲约束支撑的新型网壳减震体系。通过理论分析与数值模拟的方法证明了此新体系良好的抗震性能,进一步利用网壳结构缩尺模型进行模拟地震振动台实验研究以验证其性能,并分析新型网壳减震体系在不同水准地震作用下的动力特性与减震耗能性能。理论分析和实验结果表明,在地震作用下设置了屈曲约束支撑的单层球面网壳地震响应有所减小,屈曲约束支撑起到一定减震耗能作用。