钢筋混凝土构件阻尼特性

采用阻尼耗能空间分布理论,推导了构件的单位周期阻尼耗能及其整体阻尼比的计算方法.得到了随机地震荷载下构件纵向应力传递因子和纵向应力传递损耗因子的计算公式.分析表明,随机地震荷载作用下构件的整体阻尼比受到组成材料的阻尼特性、构件的刚度分布、假定振动形状及截面形式等因素的影响.并建议给出了试验研究材料阻尼特性的计算方法.通过已有的阻尼实验数据得到不同混凝土强度、弹性模量、配筋率下的钢筋混凝土材料的阻尼耗能系数.     

地震三要素对拱桥能量响应的影响

运用能量方法分析了不同地面运动作用下地震三要素(幅值、持时、频谱特征)对拱桥总输入能量、阻尼耗能、滞回耗能总量分配比例的影响.研究结果表明:拱桥结构的总输入能、滞回耗能和阻尼耗能随地震动幅值的增大而增加,尤其是滞回耗能增长更快;拱桥的总输入能,滞回耗能和阻尼耗能随着地震反应持时的增加而增加,且呈线性变化趋势,但阻尼耗能较之总输入能和滞回耗能增速较小;相同加速度峰值条件下,输入频率集中且震荡幅值较大的地震波,地震输入能、滞回耗能、阻尼耗能相应较大.     

基于实测速度与应力风机的基础动力响应分析

目的探究黏性阻尼以及材料阻尼对风机基础动力响应计算的影响.方法采用风机塔筒-基础整体模型,区别考虑风机气动黏性阻尼、风机塔筒材料阻尼以及基础的材料阻尼,用COMSOL Multiphysics有限元软件对风机整体进行模态计算,对在不同阻尼下的风机基础上法兰的受力情况进行计算分析,并与现场实测应力进行对比.讨论阻尼对风机动力响应计算的影响.结果风机模态、相应位置应力实测与模拟值吻合良好.考虑气动阻尼和各材料阻尼时,动力响应幅值比不考虑阻尼时的幅值要减小10 MPa,幅值减小31. 25%.当空气黏性阻尼比缩小2. 5倍时,幅值增大21. 4%.钢结构阻尼比缩小2. 5倍时,幅值增大8. 33%.基础材料阻尼比缩小2. 5倍时,幅值增大12%.结论阻尼在动力计算中对计算结果起着较大的作用;风机的阻尼比越大时,动力响应越小.黏性阻尼对风机的动力响应影响比材料阻尼更大,基础的材料阻尼要比钢结构的材料阻尼对动力响应的影响要大.     

带分布阻尼的受弯构件性能研究

目的研究一种采用分布式低屈服点耗能元件的受弯构件的抗震性能,并比较带分布阻尼元件的受弯构件与普通受弯构件的受力性能和滞回耗能性能.方法采用构件层面的阻尼减震技术理论,通过ABAQUS软件建立带分布阻尼材料的RC悬臂梁有限元模拟分析;研究RC悬臂梁与阻尼材料接触面相对变形使得屈服点材料屈服后消耗能量的情况,总结其在附加分布式阻尼后的变形性能和滞回耗能性能.结果分布式低屈服点耗能材料对受弯构件受拉区混凝土的变形起到了明显的抑制作用,低屈服点阻尼材料屈服时将实现部分能量的耗散.结论分布阻尼对受弯构件的受力和滞回性能具有改善作用,混凝土构件损伤情况得到改善,滞回耗能性能有所提高.     

黏弹性装配式减震器的性能试验研究

为了降低黏弹性减震器的整体硫化成本以及防止其胶黏层提前开裂,对黏弹性减震器进行了改进设计,通过在钢板上增设凹槽和采用螺栓增加侧压力两种方法制作出适用于冷胶黏接的新型黏弹性装配式减震器.然后,对新型装配式减震器在不同工况下进行了力学性能试验,研究其耗能特点与破坏模式,并通过力-位移滞回曲线计算出黏弹性阻尼材料的储能模量以及损耗因子,进而得出装置构造、侧压力、加载频率与位移幅值对减震器力学性能的影响规律.试验结果表明:在钢板增设凹槽以及采用螺栓增加侧压力均能提高减震器耗散振动能量的能力,而且位移幅值和加载频率越大,耗散的能量越多;与无凹槽试件相比,凹槽的存在使减震器在不同侧压力下储能模量增大12.2%～27.4%,损耗因子增大8.2%～9.5%;当侧压力从0 MPa增加至0.833 MPa时,对于新型黏弹性装配式减震器,储能模量增大16.0%,损耗因子增大15.2%.因此,采用适当的外部条件以及合理的内部构造,可以充分发挥阻尼材料的耗能性能,大大提升减震器的减震效果.     

基于MATLAB的地震作用下SDOF体系能量响应时程分析

为多角度揭示地震对结构的破坏作用,从能量角度研究了单自由度非线性体系的地震响应及其特征.通过Matlab编制了基于双线性滞回模型的单自由度体系地震能量响应分析程序,计算分析了汶川地震波激励下某RC弹塑性结构的能量响应时程及能量占比时程.研究表明,滞回耗能和阻尼耗能是结构耗能主要方式.总输入能和滞回耗能总体递增,而阻尼耗能则单调递增,各能量项在总输入能中的占比主要由滞回耗能控制.结构初始刚度对各项能量响应及其最终占比有重要影响.在某特定刚度值下结构总输入能会达到峰值,且滞回耗能及其最终占比也将达到最大,偏离该特定刚度值两者都将减小.滞回耗能和阻尼耗能的占比时程,在振动初期波动较为剧烈;进入强震阶段后,当初始刚度较小时,两者占比相对稳定,而当刚度较大时,两者占比则有一定波动.     

冲击载荷作用下砂岩的动力学特性及能耗规律

采用分离式霍普金森(SHPB)压杆装置对砂岩进行动态冲击压缩试验,通过不同的加载气压实现不同应变率条件下对煤矿区的砂岩进行冲击压缩,以此来分析煤矿区砂岩的动力学特性以及能量损耗规律。根据试验结果分析可得,应力-应变曲线反映出砂岩的动态弹性模量及峰值应力都表现出明显的应变率效应,动态压缩强度表现出很强的应变率效应,两者之间呈现线性关系;在动态冲击压缩中,动态抗压强度高于静态抗压强度,通过动态强度增长因子DIF可以反映岩石在动载条件下的强度指标;随着应变率的增大,砂岩试样单位体积吸收破碎耗能增加,试样破坏更严重,破坏程度与单位体积破碎耗能之间形成很好的对应关系。同时借助SEM扫描电镜分析冲击压缩后试样微观条件下的破坏模式,结合宏观上的破坏形态共同分析岩石的损伤特性。     

一种特制混凝土的双向拉伸强度试验研究

以粒径为5~7 mm的石灰岩碎石为粗骨料,拌制成一种特制混凝土试件.采用机械式双向拉伸仪进行材料试验,得到了这种混凝土的单、双向拉伸强度试验值;同时,根据Hill理论推导的计算式进行了理论计算.结果表明,混凝土的双向拉伸强度比其单向拉伸强度低15%~30%,计算值与试验值吻合良好,最大差别在11%以内.这对于复杂应力作用下的混凝土板、壳结构设计来说,具有重要意义.     

波浪载荷作用下海洋结构焊趾表面裂纹的应力强度因子计算

提出一种考虑波浪外载荷影响的应力强度因子计算方法,并通过与权威经验公式进行对比以验证其有效性;在不同的浪向、频率下对某半潜平台立柱与撑杆连接处肘板焊趾表面裂纹应力强度因子幅值进行计算.结果表明:由经验公式所得应力强度因子幅值与实际波浪载荷作用下的结果差别很大;可根据部分计算结果预测不同波浪载荷作用下不同尺寸裂纹的应力强度因子幅值.     

钢管混凝土柱-环扁梁中节点破坏形态和耗能能力研究

介绍了钢管混凝土柱-环扁梁中节点JF-2和钢管混凝土柱-环梁中节点JN-2的制作和试验过程,并给出了这2个节点在低周反复荷载作用下破坏形态和耗能能力方面的试验数据.试验结果显示,JF-2在环扁梁上形成塑性铰,其材料强度得到更充分的利用,能够耗散更多的地震能量.最后还给出了计算简图以及试验值与计算值的比较.     

CRTSⅡ型CA砂浆的阻尼性能

以能量耗散系数为材料阻尼性能的评价指标,运用循环加载试验研究CA砂浆的能量耗散系数随加载应力、加载频率和试验温度的变化规律,结合CA砂浆的阻尼特性,提出CA砂浆阻尼的评价方法。结果表明:CA砂浆的能量耗散系数不随应力的变化出现明显变化,大致保持在13%～15%;随着加载频率的增加,CA砂浆能量耗散系数先快速降低、后变化趋缓;随着温度的增大,能量耗散系数在低频加载下增加较大,在高频加载下增加较小。     

基于能量准则的SDOF阻尼减震结构最大地震位移

粘滞阻尼耗能能减小结构地震反应。根据振动等能量准则 ,由地震动力能量方程推导了单自由度 (SDOF)弹性体系的地震最大位移反应与阻尼比的关系。与地震动力时程数值分析方法计算得到的结果对比表明 :该文理论结果较好地反映了 SDOF结构的最大地震位移反应。在地震动特征周期处产生类共振时阻尼减震效果更为显著。利用振动等能量准则方法可较为简便地确定阻尼减震结构体系的最大位移反应和进行减震设计。     

再生骨料混凝土梁的阻尼性能及其机理分析

混凝土构件的阻尼性能与其混凝土骨料组分的特性密切相关.以不同再生骨料取代天然砂石,采用悬挂梁自由振动衰减法测试再生骨料混凝土梁弹性阶段一阶阻尼比,并探讨其与混凝土强度、弹性模量间的关系;通过氮气吸附法和扫描电镜测试再生骨料混凝土的孔隙结构与界面特征,分析其阻尼机理.结合文献数据的对比分析表明:相比于天然骨料混凝土梁,再生骨料混凝土梁的阻尼比显著增大,阻尼比随混凝土强度、弹性模量的减小而增大,骨料特性尤其是骨料表面改性对混凝土阻尼性能影响显著.再生骨料取代天然砂石,增大了混凝土的总孔体积、平均孔径,增加了薄弱界面过渡区,界面过渡区的滑移摩擦及孔隙的柔性缓冲作用,是再生骨料混凝土梁阻尼增加的主要因素.     

基于振动能量耗散的间隔阻尼层式支重轮缓冲特性分析

基于履带式工程车辆间隔阻尼层式支重轮振动能量的耗散,对支重轮的减振缓冲特性开展研究,建立其振动能量耗散模型.以310kW履带式推土机为应用对象,在3种典型工况下,建立间隔阻尼层式(阻尼层未间断)支重轮1/3实体有限元耗散模型.经计算发现,间隔层与约束层粘接处和1/3阻尼层端面处的应力与耗散能均较大,易导致"热软化".采用约束层和阻尼层均间断的方式对支重轮结构进行改进,经计算表明改进后的支重轮总耗散能增大,其减振缓冲性能提高;且其应力与耗散能整体均匀对称分布,降低了"热软化"发生概率.     

Li6.75La3Zr1.75Nb0.25O12增强的Cu基微振动敏感型高阻尼复合材料的制备和阻尼性能研究

基于Li_(6.75)La_3Zr_(1.75)Nb_(0.25)O_(12)(LLZNO)陶瓷材料的近室温高阻尼特性并与金属Cu复合,设计和制备了高阻尼LLZNO/Cu复合材料,并采用多功能内耗仪和显微硬度测量仪对复合材料的阻尼性能和力学性能进行了评价.研究结果表明:与相同制备工艺的纯Cu基体材料相比,LLZNO/Cu复合材料的阻尼性能和硬度值均有显著提高,其中,陶瓷颗粒质量分数为30%的LLZNO/Cu复合材料的阻尼峰值高达0.050,比纯Cu阻尼值提高近25倍,硬度值也从纯Cu试样的59MPa提高到近91MPa.进一步的阻尼-振幅依赖性测试表明,即使应变振幅降低到10×10~(-6),LLZNO/Cu复合材料的阻尼性能也基本保持不变,表现出典型的微振动敏感特性,其机制起因于应力作用下LLZNO陶瓷内高浓度Li离子迁移扩散诱导的能量耗散.     

内燃机薄板箱体部分覆盖阻尼层技术研究

基于模态应变能法计算结构的模态阻尼损耗因子,提出采用模态应变能和的方法,研究部分覆盖阻尼层箱体的高应变能和区域,进而得到不同敷设参数对结构阻尼损耗因子的影响规律.并进一步应用模态局部化方法构造局部模态,控制最大应变能区域,实现阻尼材料布局的优化.研究结果表明,综合运用模态应变能和及模态局部方法,能准确得到并控制高应变能和集中区域的分布,为部分覆盖阻尼层的布局增加灵活性,且有助于降低结构质量.     

混凝土拉伸损伤演变的细观力学研究

根据能量耗散等价假设对二维平面应力问题，建立了单轴拉伸与双轴拉伸情况下混凝土宏观损伤变量与细观损伤参数(微裂纹密度)的关系．在双轴拉伸情况下，材料破坏时微裂纹密度为一定值，与σ1和σ2的变化无关；但破坏时的宏观损伤值随横向拉应力的增大而增大。     

不同水灰比混凝土冻融循环后双轴压试验研究

对水灰比为0.45、0.55的普通混凝土试块分别进行0、25、50、75和0、25、50次冻融循环作用后双轴压荷载试验,测得了试块的双轴压强度.通过对试验结果进行分析,讨论了水灰比、冻融循环次数及中间应力对双轴压强度的影响,发现双轴压强度高于单轴压强度,且随冻融循环次数的增加而降低;在分析试验资料的基础上,建立了冻融循环作用后普通混凝土在主应力空间的破坏准则,可为复杂应力状态下可能经受冻融循环作用的普通混凝土结构的设计、维修提供参考.     

CRB550级箍筋混凝土梁的抗震性能对比试验

为揭示CRB550级箍筋混凝土梁的抗震性能,按等强度准则设计了18个不同纵筋配筋率、箍筋强度等级、箍筋直径的钢筋混凝土梁构件,并对其进行低周反复作用下的拟静力试验,分组对比分析骨架曲线、延性和耗能性能.结果表明：a.在箍筋强度相等的前提下,较小直径CRB550配箍的混凝土梁试件与满足规范最小直径的HPB235配箍的混凝土梁试件相比,在纵向筋配筋率中等和偏大情况下延性要好,在纵向配筋率偏小的情况下延性稍弱但相差不大,两者承载力相差不大;b.在能量耗散方面,各对比组中按等强原则采用较小直径CRB550配箍的混凝土梁试件与对应的HPB235,HPB335配箍的混凝土梁试件的等效黏滞阻尼系数基本相同,归一化总滞回耗能也相差无几,都具有很好的耗能能力.     

单轴循环荷载对煤弹塑性和能量积聚耗散的影响

为了研究循环加载对煤岩弹塑性和能量积聚耗散的影响,对二2煤进行了单轴压缩循环加载实验,分析得出首次加载、卸载、再加载弹性模量呈正相关关系;随着循环数的增加,弹性应变会表现出倒"U"形变化,塑性应变表现出"U"形变化的规律,由应变引起的弹性模量E、弹性能量指数Wet和能量耗散率Wed都表现出倒"U"形变化的规律,首个平均弹性模量变化率η为30%,耗散的能量j sd呈"U"形变化,当弹性能量指数Wet达到最大值时,冲击现象最容易发生;分析出微裂纹的萌生传播速度随应力振幅的增加而增加,微塑性变形速度也随之增加,弹性能量指数在压密和线弹性阶段随加载程度的增加表现出先增加后减小的趋势,在"弹塑性临界点"达到最大值.