一种控制高层结构随机地震反应的新策略

以某高层剪切型钢框架结构为工程背景,提出TMD与LRB联合作用的T-L控制策略,利用非线性随机振动理论分别对无控制、TMD控制和T-L控制3种控制结构的非线性运动方程进行等效线性化处理,利用复模态理论给出以第一振型表示的3种控制结构随机地震反应解析解的计算方法。研究结果表明:新提出的T-L控制策略比TMD控制更能显著降低结构位移、速度和加速度反应方差;新算法同样可用于求解LRB层间隔震高层结构随机地震反应。算例在T-L控制下的最大位移、速度和加速度反应方差比TMD控制下的分别降低了29.3%、27.8%和31.6%。     

磁耦合调谐质量阻尼器的参数优化及减振效果

在调谐质量阻尼器的基础上,将黏性阻尼器换成电磁阻尼器,建立了3个自由度磁耦合调谐质量阻尼系统的力学模型及其运动学方程。利用傅里叶变换导出了该系统随外激励变化的傅里叶响应函数。根据固定点法和参数组合筛选法对系统的参数进行了优化处理,得到了最优频率比、电阻尼比和耦合参数。减振效果显示,磁耦合调谐质量阻尼器比调谐质量阻尼器的减振效果提高了20%左右。     

非线性流滞阻尼器耗能结构随机风振响应和等效风荷载取值

针对非线性流滞阻尼器耗能结构在Davenport谱风振激励下的随机响应及等效风荷载取值进行了系统研究.首先建立了结构的非线性运动方程;经过等效线性化后,采用复模态理论解耦,进而用随机振动方法获得结构风振响应解析式和等效风荷载取值的计算公式,从而建立了结构非线性随机风振响应的分析方法.     

基于《防灾避难场所设计规范》的避难建筑抗震设计——以某中学体育馆为例

根据《防灾避难场所设计规范》报批稿中对避难建筑的抗震要求,对某中学体育馆进行了抗震性能试设计,分析了原建筑按照避难设计要求在侧向刚度及承载力方面的不足,在不断试算的基础上提出了两种加固方案,一种直接在外围增设柱间钢支撑,另一种是采用减震粘滞阻尼器,并对两种方案分别采用SATWE、ETABS和EPDA进行了多遇地震下的承栽力及侧移计算,以及罕遇地震下静力push—over弹塑性分析和动力弹塑性时程分析,验证了采用钢支撑或者减震阻尼器均能有效起到第一道抗震防线的作用,适用于对抗震要求较高的避难建筑。     

高稳定磁流变液的制备和性能分析

采用X-ray衍射、扫描电子显微镜及振动样品磁强计等表征手段,研究通过气体渗氮在羰基铁颗粒表面形成的氮化物薄层,分析了羰基铁颗粒氮化后的形貌、抗氧化性能和磁性能。将氮化后的羰基铁粉加入高分散性添加剂,用高速分散的方法制备了高稳定磁流变液,分析了该磁流变液的磁性能、流变性能和抗沉降性能,并研究了该磁流变液在器件应用中的稳定性。结果表明：采用该工艺制备的磁流变液的摩擦系数降低至0.054,3个月沉降＜10%,零场黏度≤1.0 Pa·s,最大剪切应力≥60 kPa,在20～125 ℃范围内,阻尼器阻尼力最大衰减率14.3%。氮化提高了磁流变液悬浮相的表面抗磨、耐蚀性能,改善了磁流变液抗沉降团聚稳定性。     

新型液体阻尼器防导线舞动分析

提出了新型液体阻尼器防舞动的机理,设计了新型液体阻尼器的型式;建立了容器内液体晃动的特征方程,利用有限元方法计算了液体的前4阶振动模态及振动频率;建立了新型液体阻尼器的等效力学模型;建立了设置了新型液体阻尼器的导线的运动方程,推导了舞动一个周期内液体晃动的平均耗散能计算公式,计算了耗散能与容器长度及扭转弹簧刚度之间的关系,提出了新型液体阻尼器的设计步骤。对新型液体阻尼器的防舞动效果进行了分析,计算结果表明在新型液体阻尼器的参数选择合理的情况下,其防舞动效果要比压重防舞器的防舞效果好,是一种理想的防舞动装置。     

精密平台混合隔减振系统的分析及优化

为了改善精密平台的工作性能,减小台体在宽频环境激励作用下的动力响应,设计了一种基于磁流变阻尼器的混合隔减振系统.首先建立了该隔减振系统的7自由度动力学仿真模型,动力学分析结果表明,该隔减振系统可以在较宽的频域范围控制台体的动力响应.然后,在分析隔减振系统各参数对隔减振效果的灵敏度基础上,采用遗传算法优化其中灵敏度较大的参数,使得该隔减振系统可以达到既定的控制指标.优化分析结果表明,优化后的混合隔减振系统不仅将台体的位移响应控制在限制条件范围内,还能有效减小台体的加速度响应.当频域大于50 Hz时,台体加速度响应控制效果明显;当频率小于50 Hz时,控制效果稍差.     

液弹阻尼器动力学特性对直升机地面共振的影响分析

基于汉密尔顿原理,根据直升机旋翼液弹阻尼器的非线性动力学模型和等效线化模型,分别建立了带非线性和线性液弹阻尼器的直升机旋翼/机体耦合系统动力学模型;并对直升机的地面共振稳定性进行了数值模拟,分析了液弹阻尼器动力学特性对直升机地面共振的影响。结果表明,液弹阻尼器的存在增加了桨叶摆振后退型模态阻尼,提高了直升机地面共振稳定性。采用线化模型计算方便,计算结果能基本反映液弹阻尼器对桨叶摆振后退型模态的影响变化趋势;但模态耦合区位置和峰值阻尼的确定不够准确;而非线性模型则能准确描述液弹阻尼器的动力学特性和直升机旋翼/机体耦合系统稳定性的变化规律,精度较高。     

位移放大型扭转阻尼器性能分析

为了加固梁柱节点、避免框架结构出现"弱节点"的破坏模式、提高框架结构整体的抗震和耗能能力,研制出一种具有自主知识产权的位移放大型扭转阻尼器(DATD),并对其进行数值分析和试验研究.首先,设计了18个具有不同参数的DATD,建立其有限元模型进行数值分析;随后,设计并制作了一个DATD,进行性能试验并与有限元分析结果对比.结果表明:DATD滞回曲线饱满,耗能能力强;有限元分析与性能试验的滞回曲线吻合较好,且随着加载位移的增加,两者间误差变小,因此可以采用建立的有限元模型来研究DATD的力学性能.最后,对DATD进行参数影响分析,研究了铅芯直径、铅芯距中轴距离、橡胶层直径、橡胶层厚度及橡胶剪切模量对其特征参数的影响,结果表明:DATD的屈服剪力、等效刚度、等效阻尼比及耗能系数随着铅芯直径增大而明显增大,随着铅芯距中轴距离的增大略有增大;随着橡胶层直径、橡胶剪切模量的增大,屈服剪力及等效刚度逐渐增大而耗能系数及等效阻尼比逐渐减小;4个特征参数均随着橡胶层厚度的增大而略微减小.     

粘滞阻尼器用于齿轮轴系减振特性的试验研究

针对齿轮箱较为复杂的振动与噪声特性,提出一种粘滞阻尼器用于控制齿轮轴系的振动。搭建了粘滞阻尼器—齿轮箱实验台,对粘滞阻尼器单独作用于输出轴、输入轴及两阻尼器同时作用于输入轴、输出轴下的减振特性进行试验研究。试验结果表明,该粘滞阻尼器能同时有效抑制齿轮轴系振动的各频率成分,减振频带宽;当阻尼器单独安装时,无论阻尼器作用于哪根齿轮轴,对于整个啮合齿轮副产生的冲击振动均有明显的减振特性;两个阻尼器作用于两根齿轮轴的减振效果要好于单个阻尼器作用某根齿轮轴。试验了不同转速下的减振特性,验证该阻尼器能有效保证齿轮传动系统在较宽的变速范围内平稳运行。