组合碟簧自复位防屈曲支撑滞回性能试验

为控制防屈曲支撑(BRB)的残余变形,采用碟簧自复位系统(DS)和BRB并联形成自复位防屈曲支撑(SBRB)。通过拟静力试验考察组合碟簧刚度、端部连接、复位比率等对SBRB滞回性能的影响。结果表明：与BRB相比,SBRB的残余变形大幅降低;SBRB表现出旗型的滞回曲线,试验后期钢板支撑受拉断裂,其他部件保持完好;SBRB试件中DS部分和BRB部分分别是承载力和累积耗能的主要来源;由于组合碟簧间的摩擦等作用,DS部分的耗能占整个SBRB耗能的23%～36%;其他构造相同时,采用组合碟簧刚度较大的DS部分启动后承载力增幅较多,且DS部分启动力较大的复位比率也较大,残余变形更小。总体上,端部连接形式对残余变形影响不大,刚接SBRB试件因承受额外的端部弯矩,钢板支撑断裂更早,铰接SBRB试件表现出更好的耗能能力。随复位比率增大,SBRB的残余变形逐渐减小,为有效地控制支撑残余变形,同时避免对DS部分要求过高,复位比率宜取0.7～0.9。     

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．     

槽钢腹板开长圆孔装配式耗能支撑的滞回性能分析

槽钢腹板开长圆孔装配式耗能支撑是在中心支撑斜杆两端设置腹板开孔槽钢组成,在轴力作用下可避免传统中心支撑斜杆受压失稳.采用ABAQUS有限元软件建立了槽钢腹板开长圆孔装配式耗能支撑有限元分析模型,分析了槽钢开孔腹板设计参数变化对耗能支撑滞回性能的影响.有限元分析结果表明:槽钢腹板开长圆孔装配式耗能支撑主要依靠端部槽钢开孔...     

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.     

自复位三重钢管约束屈曲支撑有限元分析

为了研究自复位三重钢管约束屈曲支撑在地震作用下的耗能与复位能力,探索合理的端部约束形式.采用ABAQUS有限元分析软件,分别对自复位三重钢管约束屈曲支撑、自复位系统和三重钢管约束屈曲支撑系统进行实体建模,通过位移控制进行低周期循环加载.滞回性能分析结果表明:自复位三重钢管约束屈曲支撑,可近似看作自复位系统与约束屈曲支撑系统的并联工作.自复位系统无残余变形,不耗散能量.自复位三重钢管约束屈曲支撑同时具备自复位与耗能好的优点.此外,为了提高支撑承载力,支撑端部应加强扭转约束.     

碟簧自复位防屈曲支撑滞回性能试验与模拟

为减小防屈曲支撑的残余变形,本文将防屈曲支撑和预压组合碟簧复位系统并联形成新型组装自复位防屈曲支撑。 通过拟静力试验和数值模拟考察了构造和复位比率对支撑滞回性能的影响。 试验和模拟均表明:与防屈曲支撑相比,自复位防屈曲支撑滞回曲线呈旗帜形且残余变形大幅减小;支撑断裂前滞回曲线稳定,试验与模拟结果较一致。 复位系统不仅能提供复位力,且可补充耗能。 随复位比率的增大,支撑残余位移减小。1/50 侧移角下,当复位比率 α_sc^1/50大于 1.1 时,残余变形几乎消失。 为改善支撑低周疲劳性能和复位效果,钢板支撑宜采用较长的屈服段。 分析表明:总体上,当0.3≤α_sc^1/50≤1.1 时,支撑残余侧移角与复位比率间呈线性关系。 复位系统内的内外螺杆的初拉力可适度调整自复位支撑受拉侧的初始刚度。     

包含可更换耗能钢板的自复位支撑参数分析

为了提高结构的抗震韧性,减小结构的震后残余变形是一种有效途径.研究了一种包含可更换耗能钢板(energy absorbing steel plate, EASP)的自复位支撑(self-centering brace, SCB),对SCB进行了数值模拟研究,建立有限元模型并进行验证,以此为基础对SCB进行了参数分析,探讨关键参数的改变对SCB滞回性能的影响.结果表明:增大EASP的屈服强度可以提高SCB的承载力,但是增大了残余变形,同时使得SCB在位移较小的情况下难以产生耗能能力;减小钢绞线预应力会导致SCB残余变形增大;缩短钢绞线长度会提高SCB刚度和承载力.为了增强SCB的耗能能力和自复位性能,在实际设计中,建议采用较低屈服强度的EASP,同时在满足SCB变形需求的前提下,对钢绞线施加较大的预应力.     

装配式H型钢腹板开孔耗能支撑的滞回性能

装配式H型钢腹板开孔耗能支撑是由腹板开孔H型钢和传力槽钢通过螺栓连接组成的新型耗能支撑,能有效避免支撑构件失稳。为研究这种支撑的耗能能力及破坏机理,对试件进行低周往复加载试验及有限元模拟分析。结果表明：装配式H型钢腹板开孔耗能支撑滞回曲线饱满,耗能能力强,变形能力好。在轴向荷载作用下,试件主要依靠开孔腹板孔间短柱进入塑性耗能,在加载过程中,孔间短柱端部为薄弱部位,首先进入塑性,并最先发生断裂,随着加载的深入,孔间短柱中间部位进入塑性的面积越来越大。加载过程中,螺栓与槽钢始终处于弹性状态。试件最终因孔间短柱断裂导致破坏。H型钢耗能腹板长度相同时,腹板宽度越宽、孔间短柱高宽比越大,耗能支撑承载力与刚度越小、变形能力越好,孔间短柱高宽比在5~8之间较合理。建议长圆孔端部圆弧到螺栓孔中心最短距离控制在1.2d₀~1.5d₀之间。改变长圆孔圆弧半径对支撑的力学性能影响很小。H型钢腹板宽度相同时,腹板长度越大,承载力与刚度越大。给出了装配式H型钢腹板开孔耗能支撑的设计方法与极限承载力公式。     

端板连接耗能梁段偏心支撑钢框架滞回性能研究

应用ANSYS软件对端板连接耗能梁段偏心支撑钢框架进行非线性有限元分析。采用梁单元和实体单元联合建模,定义点-面接触并使用MPC算法实现梁单元和实体单元的连接。对已有试验试件进行模拟,计算结果与试验结果吻合较好。根据相关研究成果,结合我国现行设计规范,考虑高强螺栓直径及连接端板厚度等参数的影响,设计了8个端板连接耗能梁段偏心支撑钢框架结构模型。有限元分析表明:端板连接耗能梁段偏心支撑钢框架具有良好的延性和耗能能力;螺栓直径过小会导致连接的破坏先于耗能梁段,按照规范设计的连接满足结构受力要求;耗能梁段端板太薄会造成端板变形过大,导致连接节点破坏,建议厚度取值不应小于连接螺栓的直径。     

往复荷载作用下框架-自复位墙结构滞回性能研究

为研究框架-自复位墙结构在往复荷载作用下的滞回性能,将自复位墙简化成刚体,框架等效成单质点体系,采用理论分析的方法,重点考察了预应力筋、阻尼器以及框架设计参数的影响.结果表明:框架-自复位墙结构完全卸载后是否存在残余位移与墙体自重、预应力筋初始力、阻尼器屈服力及框架屈服力的大小有关;提高阻尼器或框架的屈服力可以提高框架-自复位墙结构的耗能能力,而增加预应力筋、阻尼器或框架的弹性刚度,均会降低其耗能能力;框架-自复位墙结构的耗能能力与预应力筋初始力关系不大.     

形状记忆合金迟滞模型

基于实验测试,结合Preisach理论研究了形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)丝驱动器的迟滞建模。首先,依赖于SMA材料受输入电压作用引起的温升变化诱发材料相变输出位移量,设计了SMA丝特性测试平台,记录了驱动过程中的输入、输出变化量,得到理论模型参数辨识的数据集合。然后,讨论了SMA丝的输入电压、温度变化与形状记忆效应产生的材料宏观位移间的迟滞关系。最后,引入Preisach理论,由推导的经典Preisach理论的修正形式和数值实现方法构造了SMA驱动器温度量和位移的迟滞模型。结果表明:与试验数据比较,Matlab环境仿真得到的SMA迟滞曲线,匹配性较好,为进一步的系统设计分析奠定了基础。     

磁控形状记忆合金执行器迟滞非线性模型

针对磁控形状记忆合金执行器的迟滞非线性,利用PI模型建模思想,采用线性Play算子建立磁控形状记忆合金执行器迟滞非线性模型。根据其模型结构与神经网络结构十分相似的特点,引入神经网络进行权值训练。为了提高系统的实时性,采用遗忘因子递推最小二乘法训练权值。试验结果显示:本文方法对输出位移的最大预测误差为0.0015mm,均方差为2.2931×10-4,最大误差率为0.1593%,表明该方法能够有效地建立磁控形状记忆合金(MS-MA)执行器的迟滞非线性模型,并可以获得较高的模型精度。     

双程形状记忆效应的唯象动力学模型

构造可以用于描述一维结构的形状记忆合金（SMA）的双程形状记忆效应的唯象动力学模型. 该模型基于与形状记忆合金中热弹性相变有关的唯象理论,将应力场和热场下的滞回环曲线视为马氏体相变和马氏体变体重构在宏观层面上的表现. 为了模拟温度诱发的相变,构造非凸自由能函数,使得函数的每个局部平衡对应于相变过程中的一个相. 在外部负载（力或者热）的作用下,可以通过模拟系统状态（应变）在不同平衡态之间的转变,研究温度诱发的相变. 相变动力学的控制方程采用拉格朗日方程,以非线性微分方程来表示. 利用非线性常微分方程描述单程形状记忆效应,通过对不同相变过程的加权组合描述双程形状记忆效应. 开展有关力和热负载下的数值实验,模拟热和应力诱发的相变以及热负载下与单程形状记忆效应和双程形状记忆效应有关的滞回环,模拟马氏体重构所导致的单滞回环以及超弹性效应所引起的双滞回环. 从实验结果可以看出,双程形状记忆效应及超弹性效应均可以被提出的模型成功捕捉,验证了该模型的描述能力.     

Effect of chemical component on shape memory effect of Fe-Mn-Si-Ni-C-RE shape memory alloy

Effect of chemical component on shape memory effect (SME) of Fe-Mn-Si-Ni-C-RE shape memory alloys was studied by bent measurement, thermal cycle training, SEM etc. Results of study indicate that the alloys with high Mn content (25%) appeare better SME, especially in lower strain. SME improves evidently when Si is higher content, especially it‘s range firm 3% up to 4%.But brittleness of Fe-Mn-Si-Ni-C-RE alloy increases by increasing the Si content. SME of the alloy is weakening gradually as carbon content increases under small strain (3%). But in the condition of large strain (above 6%), SME of the alloy whose carbon content ranges from 0.1% to 0.12% shows small decreasing range, especially of alloy with the addition of compound RE.     

SMA被动隔震装置及其阻尼性能研究

形状记忆合金(SMA)在伪弹性阶段具有较好的阻尼性能，利用这一特点，本文提出了一种SMA被动隔震装置，通过对SMA元件的合理布置，使隔震体系获得可观的耗能能力和震后复位的功能，为了验证上述体系的有效性，本文根据SMA的热力学本构关系，建立了热力学非线性方程的求解方法，并且绾制了计算机分析程序进行了实例计算，结果表明，上述隔震体系具有较好的工作性能。     

Fe—Mn—Si基形状记忆合金及其应用

介绍了形状记忆合金的简要发展史,Fe-Mn-Si合金的形状记忆机理以及合金的主要元素组成,各成分的作用,提高记忆的方法,分析了其应用情况和前景。     

Experimental investigation on shape memory alloy metal rubber

Shape memory alloy metal rubber(SMAMR)is a novel intelligent elastic damping material which can realize the integration of structure and function.The investigations on the anisotropic mechanical characteristics which depended on shaping craft and working temperature were conducted by quasi-static tests.Comparative experiments indicated that the heat setting temperature affect the elastic modulus non-monotonously but has little effect on the loss factor of SMAMR in both martensite and austenite phases.With the increase of the heat setting time,the elastic modulus of SMAMR monotonously decreases and the reduction of loss factor is unobvious.With the present shaping craft,SMAMR exhibits the anisotropy in moulding and non-moulding directions,which is affected by the heat setting process and working temperature.It was proved that the mechanical properties have approximately linear relationship with temperature during the phase transition process.Due to its temperature-dependent mechanical properties,SMAMR that experiences the heat setting procedure is expected to be used in active vibration control systems with varying temperature-dependent stiffness and damping coefficients to provide superior vibration control performance.     

形状记忆合金丝加固古塔墙体抗震性能试验研究

针对砖石古塔墙体抗震性能差的问题,提出采用形状记忆合金丝(SMA丝)对古塔墙体进行抗震加固的新技术.为研究其加固效果,对SMA丝进行了力学性能测试,分析应变幅值对其耗能的影响,并通过SMA丝加卸载训练使其保持稳定的完全超弹性状态;通过2片SMA丝加固古塔墙体模型(1片完好墙体和1片损伤墙体)和1片未加固古塔墙体模型的拟...