Equivalent linear model for fully self‐centering earthquake‐resisting systems

Modern rocking and stepping cores have been known as the efficient self‐centering earthquake‐resisting systems (SC‐ERSs). The current article proposes an approximate equivalent linear (EL) model for rapid estimation of the SC‐ERS displacement. An equivalent damping ratio and effective stiffness are formulated for flag‐shaped hysteresis of a fully SC‐ERS. The approximate EL model is first established using secant stiffness and Jacobsen's damping model. Nonlinear response history analyses are carried out to compare exact and approximated peak displacements. Findings reveal that EL analysis of the SC‐ERS based on Jacobsen's damping leads to underestimation of the maximum inelastic displacement. Accordingly, a new optimal damping formula is proposed using a genetic algorithm and nonlinear regression analyses. The improved EL model is validated by practical examples, and the results show acceptable accuracy in design‐level displacement estimation.     

Mitigation of tower and out-of-plane blade vibrations of offshore monopile wind turbines by using multiple tuned mass dampers

Offshore wind turbines are vulnerable to external vibration sources such as wind and wave excitations due to the increasing size and flexibility. It is necessary to mitigate the excessive vibrations of offshore wind turbines to ensure the safety and serviceability during their operations. Some research works have been carried out to control the excessive vibrations of the tower and the in-plane vibrations of blades. Very limited study focuses on the out-of-plane vibration mitigation of blades. In the present study, a detailed finite element (FE) model of the latest NREL 5MW wind turbine is developed by using the FE code ABAQUS. The tower and blades are explicitly modelled, and the rotating of the blades is considered. Multiple tuned mass dampers (MTMDs) are proposed to be installed in the tower and each blade to simultaneously mitigate the out-of-plane vibrations of the tower and blades when the wind turbine is subjected to the combined wind and wave loadings. The effectiveness and robustness of the proposed method are systematically investigated. Numerical results show that MTMDs can effectively mitigate the out-of-plane vibrations of the tower and blades when the wind turbine is in either the operational or parked condition.     

海东地区原状黄土动剪切模量与阻尼比试验研究

使用英国GDS双向动态三轴试验系统对青海省海东地区原状黄土进行动力特性试验研究。试验结果表明:动应变ε_d 1%时,动剪切模量随动应变的增加急剧减小;动应变ε_d1%时,动剪切模量随动应变的增加减小缓慢,后期基本趋于稳定。动剪切模量随固结围压、固结应力比、加载频率的增大而增大,且增大幅值随应变的增大呈现减小的趋势。在动应变ε_d 0.5%时,阻尼比随动应变的增加迅速增大;在动应变ε_d0.5%时,阻尼比随动应变的增加缓慢增大;在较小动应变时,固结围压、固结应力比、加载频率对阻尼比无明显的影响,随着动应变的增大,阻尼比随围压、加载频率的增大而减小,随固结应力比的增大而增大。     

预制减震墙板加固震损框架抗震性能试验研究

本文中提出先对震损框架进行局部修复,再采用预制减震墙板进行加固的预制减震墙板加固震损框架的方法,设计制作震损修复框架(RBF)、预制减震墙板加固震损框架(DWF)以及预制普通墙板加固震损框架(CWF)3榀足尺试件,对其进行拟静力加载试验,对比研究3个试件的滞回性能、承载能力、破坏形态以及延性等抗震性能。结果表明：对震损框架进行局部修复,再采用预制减震墙板对其进行抗震加固可提高震损修复框架的抗侧刚度、承载能力和屈服后的变形能力;预制减震墙板加固震损框架(DWF)滞回曲线稳定、饱满,其承载力衰减缓慢,具有良好的持续抵抗外荷载的能力,不改变震损修复框架结构的受力和破坏特征,其变形能力满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》罕遇地震作用下1/50层间位移角的要求,具有良好的抗倒塌能力;预制减震墙板单元与框架间的拉结筋构造措施提高了结构的整体性,保证了预制减震墙板既定的摩擦滑移耗能机制的有效实现。     

基于风洞试验的苏通大跨越输电塔风振系数研究

苏通大跨越输电塔的结构形式有别于普通的钢结构杆塔,其塔身下部结构采用钢管混凝土、上部结构采用钢管,质量突变大,主要受风荷载控制,并且塔高超出GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》的梯度风高度限制。为此,采用气动弹性模型和刚性模型的边界层风洞试验确定苏通大跨越输电塔的风致响应和气动力,基于试验数据计算不同风向角下的惯性力风振系数、位移风振系数和有效荷载风振系数,并进行对比。并通过有限元分析梯度风高度对惯性力风振系数的影响,同时将有限元分析得到的风振系数分布和加权值与DL/T 5154的风振系数规定作比较。结果表明：上述3种风振系数分布规律并不相同,由其分别确定的等效位移接近于试验值;考虑梯度风高度后,风振系数变小,分布形状影响小;苏通大跨越输电塔的惯性力风振系数加权值小于1.6,且风振系数由下到上不是单调增大。     

充气式张弦穹顶结构静力性能与稳定性研究

基于Tensairity结构概念设计了跨度80m的充气式张弦穹顶结构,建立了精细化的有限元模型,实现了零状态、初始态和荷载态的全过程数值模拟,分析了结构在不同工况下的静力性能和稳定性。研究表明：该结构体系具有良好的静力性能和稳定性,内压在1~4kPa范围内即可保证充气气囊对刚性构件的支撑作用;整体结构没有出现明显的弹性失稳问题,导致结构失效的主要原因是构件的材料破坏和膜材的应力松弛;当内压较低时,结构因上层膜面松弛而失效;当内压较高时,结构因刚性上弦大范围进入塑性状态而破坏。自振特性分析表明,该结构的整体刚性较大,但绕中心轴的抗扭刚度较为薄弱。     

装配式拼装型减震墙板框架单元性能试验研究

为研究装配式拼装型减震墙板框架的减震机理与性能,设计4榀单层单跨装配式减震墙板框架、普通墙板框架和空框架模型试件,通过低周反复加载试验对比研究其破坏特征、滞回曲线、刚度退化和耗能能力等。试验结果表明：装配式拼装型减震墙板框架滞回曲线饱满、耗能能力强;拼装型减震墙板所提供的附加抗侧刚度和水平承载力有限,释放对装配式框架的过强约束作用,从而减轻或避免普通填充墙板附加刚度效应所带来的结构抗震不利影响;无论拼装与否,减震墙板通过合理构造与设计均可减小或避免大位移加载工况下墙板自身的破坏;拼装型减震墙板应注意墙板施工精度控制,否则会影响其减震性能,导致不必要的墙板破坏。     

基于改进遗传算法的TMD阻尼器的优化布置

调谐质量阻尼器被广泛应用于高耸结构振动控制。为了提高阻尼器的减振效果,基于安全性要求,建立等效二次型性能指标;通过改进遗传算法,求得TMD阻尼器的最佳安装位置,从而提高TMD减振系统的减振效果。最后通过仿真实验验证优化的意义,并得出一些结论:对于塔筒结构减振控制,不仅要针对低阶振型进行控制,高阶振型的扭转振动也不容忽视。     

针对表面粗糙度和刀具振幅的切削用量优化研究

对进给量、切削速度和轴向切深这3个切削参数对工件表面粗糙度和刀具振动幅度的影响进行试验研究。采用BBD响应面法对6061铝工件进行端铣加工试验,并通过数学建模对试验结果进行分析。提出一种基于遗传算法的多目标优化方法来同时减小工件表面粗糙度和刀具振动幅度。建立能预报表面粗糙度和刀具振动的径向基神经网络模型,并通过试验验证其准确性。     

钢绞线用YL82B热轧盘条翘皮缺陷原因分析

针对国内某钢厂生产钢绞线用YL82B热轧盘条时,盘条表面存在翘皮缺陷的问题,对其产生原因进行了宏观观察和金相检验分析。发现轧制过程中轧件下表面喷上冷却水导致其变形不均匀、连铸坯存在角部和侧面振痕处横向裂纹是缺陷产生的主要原因。通过除去轧件下表面冷却水、提高连铸机设备对弧精度和优化连铸机振动参数,解决了翘皮缺陷问题。