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.     

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.     

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．     

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.     

新型SMA耗能支撑体系

基于已有耗能支撑体系,提出了新型SMA耗能支撑体系,并对装有SMA耗能支撑体系的钢框架结构的动力特性进行了数值模拟。研究了SMA耗能支撑对减小结构顶层加速度、顶层最大位移、层间转角的作用,计算了SMA支撑的耗能作用和滞回特性.研究表明,SMA肘节式和剪刀型耗能支撑体系具有良好的耗能和减震作用,且安装简便.     

多维形状记忆合金阻尼器的设计及性能研究

一种新型超弹性形状记忆合金(SMA)阻尼器被提出.该阻尼器能够承受平面内、平面外以及扭转方向的荷载作用,用于结构减震或隔震中,可实现多维被动控制.描述了阻尼器的结构及工作原理,通过力学分析建立了理论模型;利用Matlab程序计算了阻尼器各个方向的滞回曲线,并分析了位移方向、位移幅值以及SMA丝长度(或外、内筒直径比)对其滞回特性的影响.     

SMA及其智能复合材料在振动控制中的应用

详细讨论形状记忆合金及其形状记忆合金智能复合材料在其研究与发展的最为活跃的一个应用领域--土木工程的振动控制应用领域内的最新进展,描述了有利于结构抗震的SMA(Shape Memory Alloy)材料力学行为:具有特殊滞回耗能性能的应力诱发超弹性效应和形状记忆效应;介绍了一些典型的SMA阻尼器,如包括利用多股超弹性NiTi索制成的单面和双面SMA阻尼器、和具有四种不同恢复力-位移曲线的SMA阻尼隔振器的性能和工作原理等,并就其工程应用有效性进行评价;最后,结合有关应用研究实际,指出若干有待进一步深入研究的方向和关键问题.     

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.     

GLQW-1型摩擦阻尼器的滞回特性分析与实验研究

从工程实际出发,查找大量资料,对Pall摩擦耗能器进行研究,针对其一些缺点进行改正.在此基础上,结合计算理论和技术经验,在试验的基础上自行开发设计了GLQW-1型摩擦阻尼器("王"形芯板摩擦耗能器),建立合适的力学模型,分析了它的整体滞回特性及受力特点,用二分法计算,编程给出理论滞回曲线,并在半足尺模型试验中得到验证,并分析了误差的原因.笔者最后给出了工程设计实例,对比使用前后大楼的动力反应结果,发现有着显著的作用效果,说明其具有应用研究价值.     

海洋平台隔振结构限位器设计

为了保证海洋平台隔振结构在罕遇地震下的可靠性,避免隔振层导油管破裂而造成经济损失,利用锥形形状记忆合金阻尼器和摩擦阻尼器对其进行限位,基于结构振动控制理论分析了在罕遇地震作用下的减震效果及限位效果,分析结果表明锥形形状记忆合金限位器能对平台隔振结构进行有效地限位,限位效果好于摩擦阻尼限位器.锥形形状记忆合金阻尼器还具有自复位、多向耗能的优点,可较好地满足采油工艺要求.     

基于耗散能法分析热拌及温拌再生 SMA沥青混合料的疲劳特性

为了分析废旧沥青路面材料(reclaimed asphalt pavement,RAP)掺量和Sasobit对再生沥青玛蹄脂碎石混合料(stone mastic asphalt,SMA)疲劳性能的影响,本文设计并比较了不同RAP掺量(0%、20%、30%)的热拌及温拌SMA沥青混合料.对不同类型SMA沥青混合料进行四点梁弯曲疲劳试验,采用耗散能法分析其疲劳特性.研究表明:1)不同类型SMA沥青混合料的疲劳次数与累计耗散能之间的关系不会随RAP掺量改变以及是否添加Sasobit发生变化,其疲劳寿命与累计耗散能在双对数下,均表现出良好的线性关系,且具有唯一的关系方程.2)随着RAP掺量的增加,再生SMA沥青混合料的累积耗散能降低,疲劳寿命下降.3)Sasobit对温拌SMA沥青混合料耗散能量的能力有不利影响,而对温拌再生SMA沥青混合料影响不大.     

三重钢管防屈曲耗能支撑性能的有限元模拟分析

防屈曲耗能支撑克服了传统支撑受压屈曲的缺点,地震时具有良好的耗能能力和延性,是一种具有应用前景的耗能减震构件。本文介绍了三重钢管防屈曲耗能支撑的构造及耗能原理,采用ANSYS程序对其进行有限元分析,研究轴力管和约束管之间的空隙对于此种防屈曲耗能支撑承载力以及滞回耗能性能的影响,并用实验验证了有限元分析的正确性。研究结果表明：采用ANSYS软件对三重钢管防屈曲支撑进行模拟分析是可行的,三重钢管防屈曲支撑工作原理明确,具有稳定的滞回耗能能力,空隙对防屈曲支撑的耗能能力以及承载力有重要影响。     

新型复合式金属阻尼器在桥梁减震控制中的应用

提出一种新型复合式金属阻尼器,其滞回曲线饱满,耗能强,在发生小位移时提供较小且稳定的出力,一旦达到设计位移,出力随着位移的增加而大幅提升.以一座高架桥为例,通过有限元分析,研究了此类型阻尼器在高架桥减震控制上的应用,并与传统的防落梁拉杆进行了减震性能对比.研究表明:在设计设防烈度下复合式金属阻尼器能提供超过40%的减震率,有效阻止桥墩塑性铰的发展和抑制支座的位移;提高设防烈度时复合式金属阻尼器兼具耗能和限位的功能,防止落梁和碰撞的发生;防落梁拉杆能防止主梁发生落梁,但会增大桥墩和固定支座的剪切效应,复合式金属阻尼器对于桥梁的整体减震控制效果优于防落梁拉杆,保护所有构件不发生较严重的损伤.     

防屈曲钢支撑滞回性能有限元分析

普通的支撑在强震作用下容易发生屈曲,渐渐不能满足建筑结构的使用要求.主要通过ANSYS有限元分析软件来分析一字形防屈曲钢支撑的耗能性能,并通过与普通支撑的对比证明防屈曲钢支撑具有良好的耗能性能;然后通过改变防屈曲钢支撑的相关参数,来研究其对防屈曲钢支撑的稳定性能以及耗能性能的影响,最后总结得出本文研究的防屈曲钢支撑具有良好的耗能性能,而且制作工艺简单,有着较好的应用前景.     

形状记忆合金数值模型的不确定性分析

形状记忆合金（shape memory alloy，简称为SMA）具有"超弹性"，即在受到应力而发生较大变形并卸载后，可以恢复原始形状，并在这个过程中耗散能量，在建筑抗震和桥梁振动控制中具有广阔的应用前景。SMA的模型参数通常由优化方法来确定，然后用于装有SMA装置的结构地震时程响应分析中。利用Metropolis-Hasting算法（简称为MH算法）中的改进算法DRAM方法（延迟拒绝及自适应采样），基于经过"预拉伸"和热处理的SMA棒材循环拉伸试验结果，对SMA改进的Graesser&Cozzarelli模型参数进行采样，从SMA的本构模型参数和耗能能力两个方面分析了SMA材料的不确定性。建立了各参数的后验分布，并得到了参数两两之间的相关性，结果可用于概率模型的建立及基础模型数学形式的研究。研究表明，在累积概率密度为15%时，材料的能量耗散能力相对误差高达20%；累积概率密度为85%时，相对误差为10%。