基于分子动力学模拟的天然橡胶黏弹性材料力学行为

以天然橡胶为例,采用分子动力学模拟方法,研究了单轴拉伸条件下材料分子链聚合度参数p、环境温度T和加载率R对黏弹性材料力学性能的影响.结果 表明,材料应力随分子链聚合度和加载率的增加而增加,随温度的升高而降低,低温高频下材料呈现出塑性特点.在R=108 s-1,T=250 K的条件下,p=20,40时,材料应力峰值分别为79.8和99.8 MPa;当p=40,R=1010 s-1时,T=100,250 K条件下,应力幅值分别为134.9和103.9 MPa;在p=40,T=250 K情况下,R=109,1010 s-1时,应力峰值分别为122.7和134.9MPa.在加载过程中,非键结势能对系统总势能的变化起主导作用,分子动力学模拟方法可以较好地分析分子链聚合度、环境温度和加载率等参数对黏弹性材料应力、系统能量和自由体积变化的影响.     

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.     

基于能量原理和Kalman滤波器的实时模型修正策略

为了实时监测结构的安全状态,提出了一种计算速度快、易收敛的模型修正策略.首先通过计算瞬时能量来建立结构单元刚度和结构响应之间的关系;然后,将结构瞬时能量代入Kalman滤波器中,根据每一时间步能量预测值和实际测量值的差异进行修正,得到结构的真实刚度;最后,以美国地震工程模拟中心数据库(NEES)中的美国某州际公路指示牌支撑桁架为例进行数值验证,结果表明:无噪声干扰情况下,刚度发生20%,40%,60%,80%损伤的杆件和未发生损伤的杆件均能在0.4 s内从初始刚度收敛到各自的真实刚度;在5%随机噪声干扰下,利用该策略修正得到的刚度误差均小于12%;每一时间步所消耗的CPU时间远小于采样周期.因此,利用能量原理和Kalman滤波器能够快速有效地对未知刚度的结构进行实时模型修正.     

金属阻尼器的试验研究与应用

能量耗散是减少建筑结构或构件在地震中损伤和破坏的关键,应用金属阻尼器是耗散地震能量的重要手段之一。金属阻尼器主要是利用金属进入弹塑性屈服状态产生滞回进行耗能,具有造价低廉,耗能能力稳定的优点。在重点介绍目前几种被广泛应用的金属阻尼器的基础上,阐述了其工作原理、构造要求和工程应用情况。其中,对铅挤压阻尼进行了设计和制作,并对其进行了力学性能测试,测试结果显示:铅挤压阻尼器力-位移曲线接近矩形,符合"库伦摩擦"的特点;力-速度曲线接近双"S"形,阻尼器耗能能力较强且性能稳定。最后,提出今后金属阻尼器的发展方向和需要进一步解决的问题。     

粘弹性多维隔减震结构竖向振动台试验与研究

粘弹性多维隔减震装置是一种新发明的被动控制装置, 同时具有多维隔震和减震性能. 为掌握该装置在竖向地震作用下对结构的隔减震效果, 本文首先对加与未加装置的钢框架结构进行了竖向振动台对比试验, 然后对其动力特性、加速度反应和位移反应进行了比较分析, 最后将隔减震模型结构的有限元分析结果与试验结果进行了对比分析. 试验和理论研究表明该装置在竖向对结构具有良好的隔减震作用.     

多维地震下大跨网格结构倒塌分析与抗倒塌措施

为了研究大跨网架结构的倒塌模式并寻求有效的抗倒塌方法,以显式动力分析方法为基础,模拟了地震下网架结构的倒塌全过程.从倒塌过程归纳出水平地震作用下网架的倒塌模式以强度破坏为主,竖向地震作用下网架的倒塌模式以动力失稳破坏为主.对比了普通网架、加入普通橡胶隔震支座网架和加入多维隔减震支座网架在强震下的倒塌过程.结果表明,普通网架在5.12s时倒塌,加入普通橡胶隔震支座网架虽未倒塌,但中部凹陷1.01 m,加入多维隔减震支座网架没有发生明显破坏,所以多维隔减震装置能有效地提高网架在强震下的抗倒塌能力.     

多维隔减震结构水平向振动台试验及隔减震性能分析

多维粘弹性隔减震装置是一种新发明的被动控制装置，具有隔震和减震性能．为掌握该装置在水平地震作用下对结构的隔减震效果，本文对加与未加装置的钢框架结构进行了水平向振动台对比试验，并对其隔减震性能进行了研究．试验和理论研究结果表明：该装置在水平方向上对结构具有隔震和减震的双重效果，是一种有效的隔减震装置；这种新型隔减震结构的水平向减震系数可以参照隔震结构的水平向减震系数的计算方法计算．     

考虑空隙率修正的铅挤压阻尼器刚塑性模型

研究了铅挤压阻尼器中铅的受力特点,考虑灌铅过程中可能引起阻尼器内部出现的空隙对铅挤压阻尼器滞回曲线的影响,修正了刚塑性模型.使用Deform3D建立了铅挤压阻尼器的有限元模型,在考虑4种不同空隙率条件下,模拟了2种位移幅值的滞回曲线.结果表明：空隙对铅挤压阻尼器挤压力的影响较小,但是对耗能能力的影响较大,由修正刚塑性模型计算得到的阻尼器耗能能力更加合理.     

磁流变阻尼结构的双态控制和三态控制弹塑性分析

根据磁流变阻尼器的性能试验结果提出了扩充Bingham模型，在分析双态控制优缺点的基础上，根据钢筋混凝土结构的实际破坏特性提出了三态控制方法；通过对一装有磁流变阻尼器的3层钢筋混凝土结构进行实例分析，对比研究了双态控制方法和三态控制方法。研究结果表明：无论采用何种控制方法，结构中加入磁流变阻尼器均能有效地减小结构的位移地震反应，同时，三态控制方法能解决双态控制方法的加速度反应局部放大问题，它不仅具有控制简单的特点，而且具有良好的控制效果。     

磁流变阻尼结构模糊控制器的设计与分析

对3种采用不同隶属函数和模糊规则的模糊控制器进行了比较分析,即分别比较分析了采用相同模糊规则和不同隶属函数时隶属函数设计对动力反应的影响,及采用相同隶属函数和不同模糊规则时模糊规则设计对动力反应的影响.并对一装有磁流变阻尼器的5层结构分别采用不同模糊控制器进行了实例分析,结果表明:磁流变阻尼器输出大控制力并不能同时有效减小系统的位移和加速度反应,因此在模糊控制器隶属函数和模糊规则的设计中必须权衡系统的位移和加速度反应,以达到最佳减震控制效果.