考虑磁性颗粒不均匀分布的磁流变液修正微观力学模型及试验验证

为了研究磁性颗粒在磁场作用下的不均匀分布对磁流变液力学性能的影响,通过卡方分布来模拟磁性颗粒的间距分布,对现有的磁流变液微观力学模型进行修正,并通过磁流变阻尼器的力学性能试验验证了模型的有效性。在磁流变液双链微观力学模型的基础上,修正相邻磁性颗粒的间距完全相等且不随磁感应强度而变化的假设,采用卡方分布来表征磁性颗粒间距的不均匀分布,并引入分布参数来描述磁性颗粒间距随磁感应强度的变化关系,推导了考虑磁性颗粒不均匀分布的磁流变液修正微观力学模型;基于修正的微观力学模型,分析了分布参数对磁流变液剪切屈服应力的影响;将该文提出的磁流变液修正微观力学模型带入到磁流变阻尼器的准静态模型中,可以得到不同电流下的阻尼器最大出力,并与磁流变阻尼器力学性能试验数据进行对比来验证所提模型的有效性。结果表明,考虑了磁性颗粒不均匀分布的磁流变液修正微观力学模型可以更加精确地预测磁流变液在不同磁感应强度下的剪切屈服应力,尤其是在低磁感应强度情况下可以改善现有微观力学模型放大了磁流变液剪切屈服应力的缺点。     

高层建筑环境振动TLD控制研究

调谐液体阻尼器(TLD)是一种典型有效的结构动力响应被动控制装置,可用于控制风致振动和地震响应。针对传统振动台缩尺试验的局限,该文采用振动台实时子结构试验研究了TLD对低层、中层和高层结构地震线性响应阶段及高层结构地震非线性响应阶段的影响。分别讨论了TLD频率与结构一阶频率比、TLD质量比以及地震激励幅值对TLD减震性能的影响规律。研究结果表明：当结构响应处于线性阶段时,TLD对加速度控制效果优于位移响应,相比于中低层结构,更适于高层结构减震;由于地震的随机性,对中低层结构位移响应有可能产生不利影响。当结构响应进入非线性后,受限于TLD较窄的减震频带,TLD对结构减震效果呈现较大的离散性。     

位移放大型阻尼墙减震结构的模型试验与数值分析

提出一种凸轮式响应放大金属阻尼器,介绍其工作机理和恢复力计算公式,对安装该阻尼器的单自由度体系建立了运动方程和能量方程。以达到相同位移控制效果为目标,采用不同吨位的金属阻尼器,分别对无控结构、安装传统金属阻尼器和安装凸轮式响应放大金属阻尼器的单自由度体系进行了多遇、罕遇和极罕遇地震作用下的地震响应对比分析。结果表明：在各级地震作用下,串联小吨位金属阻尼器的凸轮式响应放大金属阻尼器均达到了与安装传统大吨位金属阻尼器相同的位移控制效果和耗能比例,基底剪力控制效果也得到了明显的提升,说明采用小吨位金属阻尼器通过响应放大便可达到直接安装大吨位阻尼器的相同位移控制效果,体现了其优越的经济性;另外,在极罕遇地震作用下,该装置能避免阻尼器发生位移失效的现象,体现了该消能装置在各级地震作用下均能保证结构和阻尼器的安全。     

磁流变液剪切屈服应力计算模型

为了提升磁流变液剪切屈服应力计算的准确性,课题组以麦克斯韦应力张量理论为基础,从微观角度考虑非线性磁化过程从而建立磁流变液链状模型。以MRF-122EG和MRF-132LD磁流变液2种液体样本为研究对象,通过ANSOFT软件进行磁场仿真并得出2种样品的屈服应力。结果显示:MRF-122EG、MRF-132DG样品的屈服应力与Lord公司提供的对应技术参数的最大相对误差分别约为6%和9%,属于实验允许的范围,说明该理论模型具有合理性。该研究也为磁流变液剪切屈服应力计算提供一种实用的方法。     

装配式自复位剪切型铅阻尼器抗震韧性试验研究

电力系统的抗震韧性是韧性城市建设的核心之一，研发高强度瓷、瓷的替代材料以及附加减隔震元件是提高瓷柱式电气设备抗震韧性的重要手段。以典型高柔型电气设备为研究对象，研发了适用于该类电气设备的装配式自复位剪切型铅阻尼器，对阻尼器核心元件——形状记忆合金棒材及装配式剪切型铅阻尼器进行了滞回性能试验，研究了主耗能环长度对装配式剪切型铅阻尼器力学性能的影响。试验结果表明：形状记忆合金棒材的等效阻尼比介于4%～11%之间，其位移恢复率超过60%,具有很好的复位能力；附加耗能环可以提高装配式剪切型铅阻尼器的耗能稳定性，通过阻尼器及其核心元件滞回性能的对比，验证了装配式自复位剪切型铅阻尼器具有形状记忆合金阻尼器高复位能力和装配式剪切型铅阻尼器高耗能能力等的综合特性，为电气设备的抗震安全性提供有效依据。