相邻结构减震优化分析

利用阻尼器连接相邻结构可减小结构地震反应,阻尼器参数的确定是减震设计的关键。根据随机振动理论,在白噪声激励下,以相邻结构的自振频率比、质量比为参数,推导了结构位移反应均方值与连接阻尼参数的关系式,分析了相邻结构的地震反应与频率比、质量比以及连接阻尼比的变化规律,从而得到了连接阻尼器的优化设计参数。最后在El Centro波、Taft波及人工波激励下,对比分析了某相邻10层建筑结构有连接和无连接时的地震反应,结果表明粘滞阻尼器连接相邻结构具有较好的减震效果。本文分析方法可供相邻结构减震设计参考。     

基于分布参数模型的相邻结构阻尼器减震参数分析

采用剪切梁模拟两相邻结构、弹簧单元和阻尼单元并联模型模拟粘弹性阻尼器力学性能,基于复模态理论,求解阻尼器连接的相邻结构的动力特性指标.并采用Clough-Penzien白噪声模型作为地震激励,求解减震结构的地震响应,分析阻尼器刚度、阻尼以及结构基频之比等参数对减震效果的影响.结果表明,相邻结构间设置阻尼器为结构体系提供了附加阻尼比,减小了结构地震反应.基于结构总振动能量最小获得阻尼器最优刚度及阻尼,为相邻结构减震的初步参数设计提供了理论上的依据.     

汽轮机干摩擦阻尼叶片的共振特性分析

为了研究汽轮机干摩擦阻尼器叶片在谐波激励作用下的主共振特性,将摩擦力的迟滞回线进行谐波展开到二次项;用平均法求出系统主共振的稳态响应方程;分析了激励幅值、外阻尼、特别是阻尼器参数与响应之间的关系．结果表明,阻尼器具有抑制叶片共振振幅和共振调频的效果,但接触面压力需取适当值,使阻尼器处于最佳摩擦接触状态．     

相邻模型结构MR阻尼器半主动控制振动台试验

利用振动台对磁流变(MR)阻尼器连接的相邻模型结构的地震响应进行了研究.为了验证基于MR阻尼器控制系统的控制效果,振动台试验中对3种地震激励下的相邻模型结构采用了2种被动控制策略和3种半主动控制策略.试验中,最大电流被动控制策略和3种半主动控制策略使相邻模型结构各层的地震响应皆有明显降低;半主动控制策略皆采用了加速度反馈的方法以减少试验中所用传感器的数量.试验结果表明:MR阻尼器是有效的半主动控制装置,在被动和半主动控制系统中有稳定的控制效果;基于加速度反馈的控制方法适用于具有闭环增益矩阵的控制算法,可以减少控制系统的硬件投入以及增加半主动控制系统在实际工程应用中的可行性.     

复合型泡沫铝/聚氨酯阻尼器在相邻结构减震控制中的应用

根据泡沫铝/聚氨酯复合材料(AF/PU)的摩擦性能与循环压缩变形特点,研制出一种由AF/PU抗碰撞装置和摩擦耗能装置组成的复合型AF/PU阻尼器.该阻尼器在小位移时可平稳出力,超过设计位移后输出力会随位移迅速增长.基于此特点,利用OpenSEES软件编写了该阻尼器的理论模型.以相邻8层与3层框架结构为例,研究了该阻尼器对相邻结构的减震控制,并与黏滞流体阻尼器的减震效果进行了对比.结果表明:相邻结构间距较小时,采用黏滞流体阻尼器连接的相邻结构依然会发生碰撞;复合型AF/PU阻尼器的两阶段出力不仅能够为相邻结构提供耗能减震作用,还可有效解决相邻结构的地震碰撞,并且其减震效果优于黏滞流体阻尼器.     

五参数Maxwell阻尼减震系统非平稳响应解析分析

对单自由度带支撑五参数Maxwell阻尼耗能系统非平稳随机响应进行系统研究。基于积分微分方程实现结构时域非扩阶精确建模;采用传递函数法,直接在耗能结构原始空间获得减震系统在任意的激励和非零初始条件下结构位移和速度、支撑和阻尼器位移与速度以及阻尼器受力的时域响应精确解;进而针对7种经典调制白噪声地震激励和2种四参数可调的巴斯金谱地震激励,获得减震系统的结构位移与速度、支撑和阻尼器位移与速度以及阻尼器的受力随机平稳响应方差精确解;并使耗能结构系统非平稳随机响应的解析分析与计算完全转化为减震结构在原始空间的特征值解析分析与计算;从而构建了基于减震结构的非扩阶特征值分析,获得带支撑单自由度五参数Maxwell阻尼减震系统非平稳地震响应解析解的一套方法。     

积分型粘弹性阻尼器耗能结构瞬态响应的精确解

为建立积分型粘弹性阻尼器耗能结构的精确设计方法,对单自由度结构在任意激励和非零初始条件下的时域瞬态响应精确解进行了系统研究。首先采用线性粘弹性阻尼器的一般积分型精确分析模型,用微分积分方程实现了单自由度结构的时域非扩阶精确建模;然后采用传递函数法,直接在耗能结构非扩阶空间上获得了变频耗能结构在任意激励和非零初始条件下位移与速度时域瞬态响应的解析表达式;最后,基于此精确解得到了结构在平稳Kanai-Tajimi谱随机地震激励下响应方差的解析表达式。通过与扩阶复模态法结果的对比分析,验证了所获精确解的正确性和简易性,表明建立了适用于单自由度积分型粘弹性阻尼器耗能结构的优效解析方法。     

粘弹性阻尼器多高层隔震结构随机响应分析

从随机过程的平稳性角度来看,随机过程模型可以分为平稳和非平稳两类模型。为了研究一般线性粘弹性阻尼耗能隔震多层结构的非平稳响应,采用拉氏变换与数学推导的方法获得结构传递矩阵的表达式,分别针对2种平稳地震激励和3种非平稳地震激励模型,获取结构响应解析表达式,建立了一般线性粘弹性阻尼耗能隔震结构平稳与非平稳响应的解析分析法。算例分析结果表明:阻尼器参数变化过程中,阻尼器对同一结构在非平稳和平稳激励下的结构响应控制效果变化趋势相同,且控制效果均良好。     

安装智能摩擦阻尼器的高层建筑结构振动控制一般算法

基于二次型控制目标函数的最优控制理论,从目标函数的泛函变分出发,用序列最优算法对目标函数进行求解,得到摩擦阻尼器最优正压力系数表达式,依此可以计算出比较精确的正压力数值解,并根据智能摩擦阻尼器的出力饱和与防止阻尼器锁死两种情况对正压力进行修正.算例表明这一算法对摩擦阻尼器的控制是有效的,可以发挥摩擦阻尼器的摩擦耗能功能,结构的层间位移和层间相对速度的峰值比未安装阻尼器时的地震响应峰值均得到明显降低.     

Maxwell阻尼耗能隔震结构平稳响应分析

为分析设置Maxwell耗能阻尼器的隔震结构的减震效果,对Maxwell阻尼耗能隔震结构平稳响应分析问题进行了系统研究。首先建立Maxwell阻尼耗能隔震结构运动方程;然后将上部结构按第一振型展开,再将结构运动方程转化为一阶状态方程组,用复模态法获得了结构在平稳白噪声地震激励作用下,隔震层相对于地面位移、速度响应方差和上部结构相对于隔震层位移、速度响应方差以及阻尼器响应方差精确解析解,并通过一算例验证了设置Maxwell耗能阻尼器的隔震结构的减震效果更好。     

土-结构-调谐液体阻尼器相互作用体系的地震反应

在时域内建立了土 -结构 -调谐液体阻尼器 (TLD)相互作用体系地震反应的运动方程 ,以 12层和 2 4层两种钢结构为例 ,计算了深覆盖土层上钢结构在无控和受控条件下的地震反应 ,通过 5种土层波速和 3条不同输入地震波的多种工况的数值分析和比较 ,讨论了土 -结构相互作用对钢结构TLD减震控制效能的影响及其规律性 .计算结果表明 :一般情况下 ,土 -结构相互作用对结构地震反应的影响要强于TLD的减震影响 ,因此 ,科学而准确地分析土 -结构相互作用体系的地震反应 ,是确定设置TLD的必要性和合理性的首要前提条件 .     

基于完善双线性迟滞模型的干摩擦阻尼系统动力学分析

针对接触正压力较大时干摩擦力主要表现出刚度特性的情况,结合已有文献的实验研究结论,对双线性迟滞模型进行完善。通过龙格库塔方法计算干摩擦阻尼系统的动力响应,结合傅里叶变换、庞加莱图及相图分析系统的非线性动力学特性。仿真结果表明,在干摩擦接触不脱离的情况下,系统没有出现分叉与混沌现象,稳态响应与摩擦力没有出现次谐波响应且高次谐波分量很小,证明了基于一次谐波平衡的等效线性化方法求解接触不脱离的干摩擦阻尼系统是较为精确的;得到了接触刚度、外激励幅值、正压力对干摩擦阻尼系统减振效果影响的规律,与相关实验结果基本相符。相关结论可为工程中干摩擦阻尼器的设计提供参考。     

大跨桥梁结构地震反应分析及优化阻尼控制

对大跨桥梁结构进行地震反应分析及优化阻尼控制。考虑中间支承的弹性对桥梁结构地震反应的影响,提出在桥墩处设置集中旋转阻尼器,对阻尼参数优化,并给出一种新的旋转摩擦阻尼器的基本构造。采用离散元法将桥梁结构离散为具有n个刚杆且由(n+1)个弹性点元相连接的离散系统,并由Lagrange方程推导离散结构的运动方程。实例分析了一三跨等跨的连续桥梁结构,结果表明中间支承的弹性对地震反应有显著影响,施加优化阻尼控制后,其地震反应显著降低。     

邻体结构摩擦阻尼控制体系地震反应分析

对邻体结构摩擦阻尼控制体系的地震反应进行了仿真计算和参数分析。针对摩擦阻尼器提出了理想弹塑性和Bouc-Wen滞回模型2种分析模型,计算结果证明2种模型吻合良好。选取子结构顶层最大位移和加速度以及体系总耗能和阻尼器耗能比为控制效果指标,分别对单自由度和多自由度邻体结构进行仿真计算和摩擦阻尼器参数分析,结果表明,摩擦阻尼器参数取值对结构减震效果影响显著,通过合理设计,摩擦阻尼器能有效控制各子结构的地震反应,取得显著的减震效果。     

基于微动滑移模型的叶片阻尼结构参数研究

基于单边微动滑移的干摩擦阻尼模型，采用Timoshenko梁单元模化叶片，建立了带干摩擦阻尼结构叶片的动力学方程．针对该微分方程的非线性特点，采用一阶谐波平衡法，进行了动力响应的计算分析．研究了阻尼器的正压力、位置、截面拉伸刚度，以及激振力的位置和大小等阻尼结构参数对叶片系统响应的影响．研究结果表明：阻尼器的正压力和截面拉伸刚度存在一个最优值，使系统响应最小；阻尼器的位置对共振频率有较大的影响；激振力的大小和位置同样影响系统的动力特性．研究结果为叶片的最佳阻尼结构设计提供理论依据．     

考虑正压力分配的B-B型涡轮叶片缘板阻尼器系统减振特性研究

为提升涡轮叶片缘板阻尼器设计水平,对比B-G（blade to ground）型阻尼器和切向无约束B-B（blade to blade）型阻尼器结构,提出了一种基于刚度设计的B-B型缘板阻尼器结构。在动力学建模中重点分析了相邻叶片缘板和阻尼器之间总的正压力随阻尼器与左、右叶片缘板间相对运动在左、右缘板间的分配,给出了基于阻尼器运动的正压力分配方法;通过数值仿真分析了正压力分配对系统振动响应的影响,并重点讨论了阻尼器刚度、外激励相位差、正压力以及外激励幅值对系统减振特性的影响。仿真结果表明,在左、右叶片缘板与阻尼器完全粘滞和左、右叶片相对阻尼器对称同步振动的工况下可以将正压力按照平均分配处理;相比于切向无约束的B-B型阻尼器和刚性的B-G型阻尼器,所提出的基于刚度设计的缘板阻尼结构具有更优的减振性能。因此,研究结果提升了涡轮叶片缘板阻尼器接触正压力计算的准确性,拓展了阻尼器设计思路,可为同类阻尼器设计提供理论和工程参考。     

非线性TMD对超高层结构减震效果影响分析

当前的减震技术主要集中应用在基础隔振和消能减震体系中,有较好效果但使用条件也受限制。结合橡胶支座基础隔震和调谐质量阻尼器的研究成果,提出了在超高层结构中应用非线性"调谐质量阻尼器"的减震技术。同时利用有限元软件分析了不同地震作用下采用了非线性"TMD"减震技术和不采用减震技术的某高层结构的地震反应,发现了非线性TMD技术对超高层建筑具有明显的减震效果。该技术对超高层结构的减震具有参考价值。     

二维耦合干摩擦振子黏滑运动分析

针对工程中广泛存在的二维干摩擦问题,通过引入斜弹簧建立一种可考虑x,y两个方向耦合的振子模型。定义摩擦力方位角来描述动、静摩擦力矢量分量,并考虑振子振动过程中可能出现黏滞,提出了一种分析二维耦合干摩擦振子黏滑运动的方法,给出了二维耦合干摩擦振子黏滑运动的复杂边界条件。基于指数型动态摩擦模型对二维耦合干摩擦振子的黏滑运动进行了数值仿真,给出了x方向和y方向相同激振频率相同相位角、相同激振频率不同相位角、不同激振频率不同相位角3种工况下的仿真结果及系统解随激振频率和相位角的变化规律。仿真结果表明,二维耦合摩擦振子运动中可能出现黏滑状态转换;当x方向和y方向的激励频率和相位角均不相等时,与前两种工况相比,质量块的运动轨迹、系统相图均为更加复杂的平面曲线,同时一个周期内系统可出现多次黏滑转换;两个方向激振频率相同时,改变激振频率和激励相位角,系统的解均没有出现次谐波,振子为周期运动。所提出的方法可为进一步研究二维耦合干摩擦振子的动力学特性及运动稳定性提供参考。