新型钢铅组合耗能器试验研究

利用钢和铅各自的优点开发了一种低屈服极限新型钢铅组合耗能器,通过2组不同参数耗能器和1个纯钢耗能器的试验研究,分析了翼缘宽度和腹板厚度等参数对耗能器性能的影响,对同等位移和同等出力情况下的钢铅组合耗能器和纯钢耗能器滞回曲线进行了对比。结果表明,所开发的新型耗能器滞回曲线饱满、耗能稳定,可通过设计耗能器的参数达到所需屈服性能,耗能器制作工艺简单、经济性好,是一种性价比较高的耗能器。     

零初始索力自复位耗能器的工作性能分析

在结构中安装传统耗能器,能够获得较好的耗能效果,但地震时的耗散能量会使它变形过大而不能继续工作,在震后往往需要更换,修复成本较高;同时其构件也会发生不同程度的损伤,难以恢复到正常使用状态。针对普通耗能器的不足,设计了一种零初始索力自复位耗能器,它由传动装置、碟形弹簧复位装置和双剪型摩擦耗能装置组成。首先,介绍了复位装置和耗能装置的构造及该自复位耗能器工作原理,并建立其力学模型。其次,采用有限元软件ABAQUS建立该耗能器复位装置和耗能装置的有限元模型,对比分析俩装置的模拟滞回曲线与理论滞回曲线,结果表明模拟曲线与理论曲线吻合较好。恢复力曲线具有典型的胡克定律特征,表明该复位装置弹性较好,能够提供稳定的恢复力。然后,分别在4种工况下对摩擦耗能装置滑动摩擦力的理论值、模拟值及试验值进行对比分析,其滞回曲线具有典型的库伦摩擦定律特性,说明该耗能装置能够提供稳定的滑动摩擦力。最后,在位移加载下对该自复位耗能器的滞回曲线和骨架曲线进行对比分析,结果表明：该自复位耗能器具有较好的耗能性能与复位性能。零初始索力自复位耗能器结构简单,原理明确,性能优良,安装方便,适应性强,可在框架结构中推广使用。     

组合式双圆锥耗能器的设计与性能模拟分析

设计了组合式双圆锥耗能器,阐述了其构造和耗能原理,采用有限元软件对18个不同尺寸的双圆锥耗能元件和3个不同组装方式的双圆锥耗能器进行了数值仿真分析,研究了不同设计参数对双圆锥耗能器的滞回性能和应力分布的影响。研究结果表明：对于双圆锥耗能元件,当其总高H一定时,其初始刚度和屈服位移取决于两个锥体中较大锥体的高度大小;屈服位移可设置在1mm以内,耗能系数值可达2.5。双圆锥耗能元件通过不同的方式组合成双圆锥耗能器时,双圆锥耗能器的滞回性能取决于所选用的双圆锥耗能元件和其上、下连接板的刚度,当连接板刚度较大时,双圆锥耗能元件的滞回性能与其组装后的双圆锥耗能器的相关滞回性能满足叠加关系,双圆锥耗能器的相关滞回性能可由所选用的双圆锥耗能元件的相关参数(初始刚度、屈服位移和耗能系数等)来确定。     

柔性结构振动预测控制的仿真研究

针对柔性结构的振动问题，提出了用预测控制方法来实现对振动的主动控制。建立了由压电作动器和应变片传感器组成的悬臂梁实验系统的控制模型，用动态缩聚的方法对梁的有限元模型进行降阶，根据这个降阶模型设计了一个预测控制器，将其应用于系统的振动控制，并给出了预测步长和控制步长对控制性能的影响。仿真结果表明该预测控制方法能够有效地抑制柔性结构的振动。     

金属橡胶/橡胶复合叠层耗能器的阻尼测试

采用电液伺服材料试验机的位移加载方式,对金属橡胶／橡胶复合叠层耗能器进行动态试验研究。基于耗能相等原则及正交函数的性质,提出一种精度高、便于工程应用的粘弹等效阻尼测试方法,该方法可以通过实测耗能器恢复力数据方便地计算出损耗因子。依据这一方法对耗能器进行测试,结果表明金属橡胶／橡胶复合叠层耗能器具有很好的阻尼减振性能。     

摩擦耗能器在集装箱起重机抗震设计中的应用

岸边集装箱起重机(简称岸桥)是用于现代化港口集装箱吊装的主要设备。由于绝大多数港口位于沿海地震带,为保证岸桥在地震作用下的安全性和可靠性,首次引入摩擦耗能器作为减隔震装置。为该耗能器制定一套能量设计方法,并为一台有抗震要求的岸桥设计摩擦耗能器。设计并进行缩尺模型试验和仿真分析,验证其具有良好的耗能性能。在岸桥原型上测定实际摩擦系数后,通过该耗能器在偶然级别地震作用下的弹塑性时程响应分析,比较实例添加耗能器前后的各关键物理量和能量分项的结果,表明安装摩擦耗能器的起重机能更好的减小地震载荷对起重机的损害,使起重机仍保有全额或者部分载荷的装卸能力。     

斜拉索-形状记忆合金耗能减振系统动力特性和模态分析

提出了斜拉索-形状记忆合金(Shape Memory Alloy．简称SMA)耗能减振系统．首先得到了单振型振动的斜拉索-SMA耗能减振系统附加阻尼比的解析解．研究了SMA耗能减振器参数及其安装位置对附加阻尼比的影响；通过数值计算．分析了一个模型斜拉索-形状记忆合金耗能减振系统受迫振动的动力反应．研究了SMA耗能器的减振效果。结果表明：SMA耗能器能够有效减小斜拉索前几阶振型的振动．其减振效果与SMA耗能器的参数及其安装位置有关。     

吸振器底座对减振效果的影响研究

实际使用的吸振器都具有一定尺寸的安装底座。当吸振器安装于柔性主系统时,底座将影响吸振器的减振效果。针对此问题,利用功率流方法进行仿真研究。建立有底座吸振器和两端固支梁主系统耦合的数学模型。利用该模型对吸振器安装在梁上三个不同位置的情况进行仿真研究,并分析底座尺寸的影响,在此基础上比较两个吸振器和单个吸振器的减振效果。研究结果表明,通过优化吸振器的底座和安装方式能够有效地改善吸振器的减振性能。这为吸振器的工程应用提供一定的参考。     

一种钢铅组合耗能器的滞回模型和减震效果研究

该文在工字型钢铅组合耗能器试验的基础上,建立其滞回模型,并对安装耗能器的减震结构进行数值仿真,研究这种耗能器的滞回性能和减震效果。首先建立了耗能器的有限元分析模型,在有限元模型能够准确描述耗能器力学性能的前提下,利用均匀设计法对耗能器的主要几何参数进行设计,并进行数值回归计算,得到了耗能器的双线性滞回模型屈服强度、弹性刚度、强化刚度等力学性能与几何参数之间的关系。建议的滞回模型形式简单,便于工程应用,且与试验结果接近,表明模型参数公式合理;最后,建立钢铅组合耗能器减震体系的仿真模型,进行地震反应分析,结果表明:钢铅组合耗能器有良好的减震控制效果。     

带非对称阻尼器的柔性支撑框架主余震作用分析

研究主余震耦合作用下具有非对称弹塑性特征的非对称摩擦阻尼器(asymmetrical friction damper, AFD)对柔性支撑框架结构的减震作用。传统扁钢柔性支撑(tension-only brace, TOB)存在松弛问题导致柔性支撑结构在主余震耦合作用下性能严重退化。研究表明：AFD适用于柔性支撑结构，具有非对称弹塑性特征，静摩擦阶段发挥非线性“自拉紧”效应，提供较大的恢复力；在滑动摩擦阶段提供稳定的附加阻尼。该研究对静摩擦阶段和滑动摩擦阶段分别给出了简化模型，对滑动摩擦阶段给出附加阻尼比计算方法，提出了基于AFD的拉紧保护模式和阻尼耗能模式。对比分析柔性支撑框架结构TOB方案和2种AFD方案的主震和主余震耦合弹塑性时程反应，TOB方案在中震主余震及大震主震下屈服，而在大震主余震分析下松弛导致结构破坏，证实柔性支撑结构在主余震耦合作用下存在较大风险；而2种AFD方案可有效保护结构，拉紧保护模式为结构提供更高的减震上限，阻尼耗能模式同样有效防止TOB过度松弛，在主余震作用下提升结构减震性能。