调节阀式粘滞阻尼器原理与性能试验

为了改进线性粘滞阻尼器的消能减振性能,研制了一款调节阀式粘滞阻尼器.该型阻尼器由缸筒、导杆、活塞、阻尼孔、阻尼介质以及压差调节阀组成.阻尼器在工作时,阻尼介质在活塞两端压差的作用下往复流经阻尼孔,消耗外界输入的能量;调节阀通过调整阀口开启压强的大小来控制活塞两端的压差,进而控制阻尼器的最大输出阻尼力.根据该型阻尼器的构造及工作原理,建立了阻尼器的力学模型,并对其进行了力学性能试验.试验结果表明,该阻尼器在不同强度的激励下,均能有效地耗散输入能量,并能稳定地控制其最大输出力,且力学模型能够比较准确地反映阻尼器的实际受力情况.     

粘滞阻尼器参数对悬索桥抗震性能影响研究

以某悬索桥为分析对象,采用有限元仿真分析方法,研究了粘滞阻尼器不同参数对该桥抗震性能的影响.针对不同粘滞阻尼器阻尼系数以及阻尼指数组合,采用时程分析方法,比较分析了结构主要构件和部位的内力及位移地震响应结果.根据分析结果,并考虑结构实际应用情况,确定了合理的粘滞阻尼器参数.     

短轴向剪切加载模式下超大型黏弹阻尼墙力学性能试验

为了提高黏弹性阻尼装置温度相关性的准确度、最大阻尼力和力学性能,首先开展了黏弹性材料的温度扫描试验,然后设计了一种新式阻尼装置试验方法,即短轴向剪切加载模式方法,采用该试验方法对新型"5+4"式超大型黏弹性阻尼墙构件进行了力学性能试验.试验给出了黏弹性材料的tanδ-T,G'-T,G″-T曲线、黏弹性阻尼墙构件力-位移滞回曲线以及力学性能参数(最大阻尼力、损耗因子、等效阻尼系数、存储刚度、损耗刚度、剪切损耗模量、剪切储能模量等)的频率相关性和位移幅值相关性等.结果表明:黏弹性阻尼墙损耗因子峰值(0.77)与由黏弹性材料温度扫描试验得出的损耗因子峰值(0.79)只有微小差别,说明所设计的"5+4"黏弹性阻尼墙构件在短轴向剪切加载模式下可以很好发挥黏弹性阻尼材料的阻尼性能.     

基于全构件模型的磁流变阻尼器磁路分析及测试

为得到磁流变阻尼器阻尼间隙处的磁感应强度,对磁流变阻尼器的全构件磁路进行了理论分析,根据等效磁路理论给出磁流变阻尼器有效间隙处磁感应强度的计算方法.基于通用有限元软件建立包含不同构件的磁流变阻尼器有限元模型,计算阻尼间隙处的磁感应强度,并对相应工况下的磁感应强度进行实测.最后,建立了磁流变阻尼器的全构件有限元模型,计算了阻尼间隙处的磁感应强度,并与简化模型的仿真值进行对比.结果表明,考虑非工作磁路的仿真计算结果与实测值基本吻合,基于全构件模型的磁感应强度仿真计算结果更加准确.因此在利用有限元进行磁路分析和设计时,应充分考虑磁流变阻尼器中所有导磁构件对磁场强度的影响.     

单自由度Maxwell阻尼器耗能结构基于频响函数谱矩的等效阻尼

为建立单自由度Maxwell阻尼器和支撑—粘滞阻尼器复合系统减震结构基于反应谱的抗震设计方法,提出了一种此类结构等效阻尼的新型分析方法。鉴于Maxwell阻尼器和支撑—粘滞阻尼器系统的松弛时间均为小量的特性,首先,对结构系统的运动方程进行重构以提高分析精度;其次获得重构系统及其等效系统的频响函数,利用两种体系的频响函数的零阶和二阶谱矩相同的等效准则,获得了单自由度Maxwell阻尼器和支撑—粘滞阻尼器系统耗能结构等效阻尼及等效频率的解析表达式。数值分析表明:在抗震规范规定的参数范围内,本文所提方法的精度明显优于经典的模态应变能方法。     

粘滞阻尼器被动振动控制仿真研究

在介绍粘滞阻尼器结构原理、力学模型及其被动控制设计方法的基础上,以一连续梁桥作为工程实例,将设有粘滞阻尼器耗能支撑的桥梁结构看作一控制系统,利用达朗贝尔原理建立系统的动力学方程,利用Matlab/Simulink工具箱建立仿真模型,就阻尼器不同的阻尼系数、速度指数取值及不同的安装位置进行了动态仿真分析.结果表明:合理安装了粘滞阻尼器的梁桥,其地震动力反应得到很好的控制,位移、速度、加速度都有明显地减小.     

VDW在框架结构中的减震性能分析及工程应用

文章以某栋7层框架结构为例,通过选用杆式阻尼器和黏滞阻尼墙(viscous damping wall,VDW)2种消能构件,总结阻尼墙的布置及设计模拟方法,通过S A P2000结构分析软件计算,分析对比2种构件在不同工况下的层间位移、层间剪力、能量耗散、最大加速度等地震响应,比较2种减震构件的实际减震效果.分析结果表...     

一种超弹性SMA复合阻尼器的设计与试验

根据形状记忆合金(SMA)的超弹性特性,设计、制造了一种SMA复合摩擦阻尼器,该阻尼器利用SMA超弹性阻尼与SMA丝的约束作用使阻尼器内部产生摩擦来共同耗散振动能量.介绍了阻尼器的结构构造及工作原理.通过试验研究了加载频率、位移幅值对阻尼器力学性能的影响.试验结果表明,在试验频率范围内,阻尼器的刚度、输出力、耗能等主要力学参数随加载频率的改变而变化较小;位移幅值是影响这些力学参数的主要因素,当阻尼器在小位移的情况下,其刚度变化较小,而输出力和耗能与位移基本成线性关系.但在大位移的情况下,阻尼器的输出力变化较小,而其割线刚度减小,耗能有大幅度的增加.分析表明,该SMA复合阻尼器是一种位移相关性的变刚度阻尼器.     

小尺寸金属阻尼器试验及模拟研究

振动台模型试验往往由于振动台的尺寸限制采用缩尺模型,而结构中阻尼器根据相似比例缩尺后尺寸小、制作难,性能难以确定。为研究小尺寸金属阻尼器在振动台地震波作用下的性能,对一种用于1/5比例振动台模型试验的小尺寸金属阻尼器进行研究,对两种型号的试件进行了反复加载试验及疲劳试验,并进行有限元模拟分析。试验及分析结果表明,有限元模型合理有效,可用于小尺寸金属阻尼器的设计分析;试件在反复荷载作用下,塑性主要集中于翼缘和腹板与连接板相连处,而加载频率对试件的承载力影响不大,加载频率的加快则会使试件的滞回关系出现捏缩现象;特定疲劳荷载作用下试件的性能较好;小尺寸阻尼器性能难以预计,需要根据其试验结果来确定其屈服位移和峰值位移,以用于整体结构振动台试验分析。小尺寸金属阻尼器的试验方法和分析方法可为小尺寸阻尼器的研究提供一定的参考。     

自锚式悬索桥的减震控制试验研究

为研究独塔自锚式悬索桥在纵向设置粘滞阻尼器后的结构地震响应和减震效果,本文以某独塔自锚式悬索桥为工程背景,按照相似理论,设计制作了1/20大比例缩尺模型,设计了一致输入和行波输入试验工况,进行了在主箱梁与辅助墩之间纵向设置粘滞阻尼器的振动台试验。研究结果表明：在自锚式悬索桥纵向设置参数合理的粘滞阻尼器后,模型桥的纵飘频率变化很小,阻尼比变大,说明粘滞阻尼器对结构提供了一定的阻尼,一致激励工况下,梁端、塔顶位移反应减小,并且主塔底部应力有所减小,具有较好的减震效果;行波激励工况下,行波效应对自锚式悬索桥的结构响应有放大作用,阻尼器在行波激励下起到了很好的减震作用。     

基于杠杆的位移放大型黏滞阻尼墙试验研究

为了解决传统黏滞阻尼墙需要较大墙面积来提供足够阻尼力的问题,设计了一种基于杠杆的位移放大型黏滞阻尼墙.对传统黏滞阻尼墙和位移放大型黏滞阻尼墙的对比试件进行了滞回试验,检验了位移放大型黏滞阻尼墙的放大效果.将传统黏滞阻尼墙阻尼力公式中引入位移放大倍数,得到了位移放大型黏滞阻尼墙阻尼力公式,计算结果与试验结果吻合较好.对位移放大装置间隙导致的滞回曲线滑移现象进行了模拟,通过理论推导研究了间隙比对耗能降低率的影响程度.     

考虑连续特性的水平井钻柱轴向振动分析

为精确的描述水平井钻柱轴向受迫振动规律,本文以连续性波动理论为基础,考虑了钻柱连续特性、库伦阻尼及钻井液粘性阻尼作用和轴向振动工具对钻柱的位移激励,并采用等效粘性阻尼法对库仑阻尼进行线性化处理,建立了轴向振动工具作用下的水平井钻柱运动的动态解析模型;通过Burnett等人发表的轴向振动工具测试实验验证了本文所建模型,并利用数值模拟分析了轴向振动工具的频率及钻柱与井壁间摩擦系数对水平井钻柱轴向受迫振动的影响。结果表明：在一定范围内增加轴向振动工具的振荡频率可提高水平井钻柱的轴向受迫振动响应;钻柱与井壁间摩擦系数对水平井钻柱轴向受迫振动的影响随着钻柱长度的增加而降低。本文的研究方法和模型可为改善轴向振动工具在水平井作业中的作用提供理论指导。     

利用测试得到的不完全复模态参数修改结构动力模型

本文提出一种由测试得到的不完全复模态参数修改结构动力模型的方法。该方法不需迭代计算,易于程序化,适用于含有一般粘性阻尼的复杂结构,可以实现对结构分析模型的质量、阻尼和刚度矩阵的最小变化修正,使其特征解与测试结果一致。文中通过一个数值计算例子说明了该方法的有效性。     

利用Matlab和锤击法的线性结构阻尼试验

首先介绍了线性粘滞阻尼的理论模型,以及使用锤击法进行模型试验推断结构阻尼的装置构成、试验过程和粘滞阻尼推算的一般方法,论述了利用Matlab工具软件进行阻尼推算的主要命令和精度控制原则．筒述了粘滞阻尼与滞变阻尼模型之间的联系和对应关系,作为结构振动控制元件在强震下阻尼推算的理论基础．     

一种磁流变阻尼器非参数模型

基于Bingham塑性模型的基本思想,建立了一种简单的磁流变阻尼器非参数模型.该模型假设MR阻尼器的阻尼力由3项构成：气囊力、MR流体粘性阻尼力以及由于磁场作用所引起的阻尼力.气囊力被表示为活塞位移的线性函数.磁场引起的阻尼力则表示为一个没有线性增长的磁滞环.理论与实验结果的比较指出：非参数模型数据与实验数据吻合较好.该文所提出的模型,具有各参数物理意义清晰,容易根据实验数据确定的特点,可以用来描述一类线性比较好的MR阻尼器.     

类椭圆非线性迟滞隔振系统的动力学模型

应用类椭圆函数建立了非线性迟滞隔振系统的动力学模型，并导出了系统动力学模型的实用表达式.该模型由非线性刚度和非线性阻尼构造而成，模型中各个参数具有明确的物理意义，各阶刚度系数能很好地描述系统中存在的线性和非线性特性，而阻尼函数能很好地描述系统的迟滞和耗能特性.模型中含有待辨识的阻尼成分函数，该函数能反映系统中可能存在的高阶阻尼、粘性阻尼和干摩擦阻尼等各种阻尼成分.由于在模型中将阻尼项表示为位移的函数，因而减少了测量工作量，方便了数值计算.应用动力学模型重构了非线性迟滞隔振系统的恢复力-位移回线，结果表明理论回线与实验回线吻合得很好.     

漂浮体系斜拉桥黏滞阻尼器参数的简化计算

根据漂浮体系斜拉桥的动力响应特点以及近断层速度脉冲型地震动特性,基于结构动力学基本理论,提出了考虑附加黏滞阻尼器的漂浮体系斜拉桥三质点简化动力模型.利用等效阻尼比概念以及能量消耗等效原理,推导得到了速度脉冲型地震动作用下漂浮体系斜拉桥线性及非线性黏滞阻尼器阻尼系数的简化计算公式.最后,通过一座漂浮体系斜拉桥实例,验证了相关公式的正确性.     

A mathematical model and numerical simulation of pressure wave in horizontal gas-liquid bubbly flow

By using an ensemble-averaged two-fluid model,with valid closure conditions of interfacial momentum exchange due to virtual mass force,viscous shear stress and drag force,a model for pressure wave propagation in a horizontal gas-liquid bubbly flow is proposed.According to the small perturbation theory and solvable condition of one-order linear uniform equations,a dispersion equation of pressure wave is induced.The pressure wave speed calculated from the model is compared and in good agreement with existing data.According to the dispersion equation,the propagation and attenuation of pressure wave are investigated systemically.The factors affecting pressure wave,such as void fraction,pressure,wall shear stress,perturbation frequency,virtual mass force and drag force,are analyzed.The result shows that the decrease in system pressure,the increase in void fraction and the existence of wall shear stress,will cause a decrease in pressure wave speed and an increase in the attenuation coefficient in the horizontal gas-liquid bubbly flow.The effects of perturbation frequency,virtual mass and drag force on pressure wave in the horizontal gas-liquid bubbly flow at low perturbation frequency are different from that at high perturbation frequency.     

粘弹性动接触问题的阻尼简化处理

动接触力算法是求解粘弹性动接触问题的精度较高的方法之一。为找到这一方法的阻尼简化处理方法 ,同时保持动接触力方法的精度 ,利用求解线性代数方程组的迭代格式 ,研究了阻尼系数同动接触力方程解的关系 ,给出了动接触力方程的级数形式的解。从该级数解中分离出阻尼影响项 ,从而为求解动接触力方程时的阻尼简化计算提供了理论依据 ,由此提出了动接触力方法的阻尼简化计算原则。数值算例表明 ,阻尼简化算法可以简化动接触力方程的求解 ,在不损失精度的同时减少计算量 ,可用于动接触力方法中对动接触力的计算。     

MR-J型磁流变阻尼器性能测试与阻尼力预估模型

磁流变阻尼器阻尼力预估模型易受磁流变液磁感应强度一剪切屈服强度（B－τ）曲曲线精度及磁芯饱和效应的影响．导致阻尼器的预估阻尼力与实际阻尼力有较大偏差．针对上述问题,设计并制作了2个磁芯可更换的MR—J型磁流变阻尼器,通过对阻尼器的磁场分布和动力性能的测试,研究了磁芯面积、活塞节段数及磁场分布对阻尼器力学性能的影响：结合实测结果与有限元分析结果,提出了B－τ曲线的实用识别方法,建立了考虑磁芯饱和效应的阻尼力预估模型研究表明：磁流变阻尼器的磁场分布和阻尼力随磁动势上升存在明显的磁芯饱和效应,且阻尼器的饱和磁动势随磁芯面积增大而增大;所提出的磁流变液B－τ曲线实用识别方法能正确描述阻尼器实际工作状态下磁流变液的性能参数：所提出的阻尼力预估模型能较为精确地预估磁流变阻尼器的实际阻尼力．