多层楼板隔震消能结构体系参数的优化

建立了多层楼板隔震消能体系系统的力学模型,推导了该体系的传递函数。基于虚拟激励法和平稳过滤有色噪声地震动模型,通过最优搜寻可得多层楼板隔震消能体系的最优频率间隔、最优阻尼比、调谐频率比和相应的无量纲控制有效性指标。针对多层楼板隔震消能结构体系,进行了位置优化设计。     

隔震体系基于双质点模型的参数分析比较

借助简化的竖向串联双自由度体系统一地描述了顶部隔震(TMD系统)、基础隔震、层间隔震三种减震控制方式力学特点,揭示了三者的减震机理.以上、下部分的质量比、频率比和阻尼比等参数,计算了复频响应函数模值的变化曲线,分析了这些动力学参数对隔震系统减震效果的影响.研究分析表明:根据质量比值不同可以区分三种隔震方式;顶部隔震结构频率比最佳为0.8～1.2,隔震系统的阻尼比越大减震效果越好;基础隔震结构的频率比最佳为1.2～2.0,隔震系统的最佳阻尼比为0.1～0.3;层间隔震质量比越大,隔震效果越好,最佳频率比为0.2～0.6.     

黏滞阻尼器控制平-扭耦联效应最优位置研究

目的推导确定结构平-扭效应最小化以达到寻找黏滞阻尼器的最有偏心位置.方法推导了不同偏心形式单层偏心结构,采用不同方式布置黏滞阻尼器的减震结构考虑平扭耦联效应的振动方程,建立了基于结构平面几何中心平动与扭转位移响应相关性的目标函数.利用随机振动理论中的李雅普诺夫方程和最优控制理论求解目标函数最小值找到阻尼器的最优偏心位置,在此基础上编制相应程序对典型算例进行数值计算.结果结构周期和结构宽长比越大、等效阻尼比越小,则附加阻尼偏心率越大,扭平频率比在1.0左右会引起附加阻尼偏心率先减小后增大.地震荷载大小对计算结果没有任何影响.结论笔者所提方法适用于同类其他在复杂体型结构中的消能减震技术优化设计和既有建筑加固改造设计.     

底部框架砌体层间隔震结构隔震参数优化分析

为了提高底部框架砌体结构的抗震性能,在上部砌体结构底部设置了隔震装置,形成底部框架砌体层间隔震结构。给出了该结构的振动方程,根据随机振动理论,采用非线性数学规划法研究了该结构下部框架顶层和上部砌体的位移响应方差,探究了隔震装置阻尼比及上下部结构频率比和质量比对位移响应方差的影响规律,表明该结构隔震层阻尼比宜大于0.2,上下结构频率比宜不超过0.8,上下结构质量比不宜小于0.5。     

考虑偶然偏心的消能减震优化设计

基于偶然偏心增大结构的地震反应而影响减震结构消能部件的耗能效果,提出一种黏性液体阻尼器与防屈曲支撑混合减震策略:将阻尼器安装在底部隔震层消耗地震能量,防屈曲支撑安装在隔震层以上房屋四角,以便小震时提高结构抗扭刚度,减小偶然偏心的影响,大震时消耗地震能量。选择2栋长宽比分别为1.00和2.33的10层框架结构,采用ETABS与PERFORM-3D分别进行弹性与弹塑性时程分析。研究结果表明:偶然偏心对减震结构消能能力的影响不容忽视;当隔震层阻尼器适量时,增大防屈曲支撑抗侧刚度,消能减震效果显著改善;该减震策略所需消能部件较少,可确保建筑空间的利用效率,是一种具有实用价值的消能减震优化设计方法。     

组合减震装置在连体结构高空连廊中的应用

为了保证高层连体结构连廊在地震作用下的使用安全以及减小连廊和主体结构之间的相互作用,在某复杂高层的连廊与主体结构连接处设置了铅芯橡胶支座和速度型粘滞阻尼器的组合减隔震装置.对连体结构进行在多种地震组合作用下的动力时程分析,计算结果表明该支座和阻尼器的组合装置对连廊和主体结构具有良好的减震消能作用,并且增设了本隔震装置后连体结构的各项指标均能满足抗震设计的要求.     

大平台多塔楼结构的隔震减震控制

结合某实际工程,将隔震技术应用到大平台多塔楼结构中,形成大平台多塔楼新型隔震体系.为了进一步提高该新型隔震体系的抗震性能,在隔震层设置了液体粘滞阻尼器,探讨了这种大平台多塔楼结构隔震减震控制的效果.本文建立了大平台多塔楼新型隔震减震体系的运动方程,考虑了隔震支座的非线性,并基于广义Newm ark积分法编写了整个非线性隔震减震体系的仿真分析计算程序.仿真分析结果表明,这种新型隔震体系可以同时减小上部住宅结构与下部平台的地震反应,为提高大平台多塔楼结构的抗震安全性提供了一条崭新的途径.在隔震层附设粘滞阻尼器可进一步减小隔震结构下部平台的地震反应与隔震层的非线性反应,提高这种新型隔震体系的抗震安全性.两种粘滞阻尼器的对比还表明非线性粘滞阻尼器比线性粘滞阻尼器理论上更合理,且更为有效.     

阻尼器对悬索桥吊索扭转振动控制效果的数值研究

刚性分隔器对悬索桥吊索各索股的相对振动可起到很好的控制效果,但吊索可能会发生较大的整体振动,包括平动和扭转振动.采用ANSYS有限元软件,以某桥的四索股吊索为工程背景,分别建立了3种索股-刚性分隔器-阻尼器计算模型,并进行了自由振动分析,研究了理想状况下的吊索扭转模态的无量纲阻尼比曲线特征,研究了阻尼器支架刚度、阻尼器刚度对阻尼器效率的影响.研究结果表明,四索股-刚性分隔器-阻尼器体系不同扭转模态的无量纲阻尼比曲线不重合,不同扭转模态的阻尼器设计不能采用同一条无量纲阻尼比曲线进行设计;随着阻尼器支架刚度的减小,能实现的最优扭转模态阻尼比减小,对应的最优阻尼系数也减小;随着阻尼器刚度的增大,能实现的最优扭转模态阻尼比减小,对应的最优阻尼系数线性增大.     

阻尼器支架刚度对悬索桥吊索减振效果影响的数值研究

采用数值方法,研究了阻尼器支架刚度对悬索桥吊索减振效果的影响.首先,将阻尼器支架简化为弹簧振子模型,建立了吊索-阻尼器-支架系统的自由振动偏微分方程组.其次,对不连续的狄拉克函数进行近似处理,采用有限差分方法对该方程进行数值离散求解,研究了阻尼器支架刚度对无量纲阻尼比曲线、可实现的最优阻尼比及其对应的最优阻尼系数等的影响,研究了阻尼器支架模态质量的影响,并与相关文献结果进行比较.研究结果表明,随着阻尼器支架刚度的减小,能实现的最优阻尼比减小,对应的最优阻尼系数也减小,会影响阻尼器效率;另外,各阶模态的无量纲阻尼比曲线不一致,不能采用统一的无量纲阻尼比曲线来设计阻尼器参数;阻尼器支架的模态质量对阻尼器效率影响很小.     

基于NSGA-Ⅱ的层间隔震体系参数优化与能量响应分析

基于层间隔震体系两质点简化模型,建立了以基底剪力最小为优化目标的参数优化方法,采用NSGA-Ⅱ优化得到层间隔震体系在不同质量比下的最优频率比和最优阻尼比;建立了体系的能量和功率方程,从能量和功率角度分别分析了不同质量比下的层间隔震结构最优参数模型能量的传递、耗散和转化关系以及机理表现。     

基于质量均匀分布的新型MTMD设计模型

提出了刚度和阻尼保持常量但质量均匀分布的新型MTMD设计模型以控制基底加速度激励下结构的振动，结构用某一受控振型的降阶模型表示.利用数值优化技术，研究了MTMD的最优参数，讨论了它对MTMD有效性和鲁棒性的影响.MTMD参数包括：质量间隔、频率间隔、平均阻尼比、调谐频率比、总质量比和总数.MTMD的优化准则定义为结构最大动力放大系数的最小值的最小化.为进行比较，还考虑了刚度和阻尼保持常量但频率均匀分布的MTMD设计模型.数值分析表明，新型MTMD设计模型不存在近0最优平均阻尼比，而且这种新型MTMD设计模型和频率均匀分布的MTMD设计模型达到近似同样的有效性和鲁棒性.     

坐姿状态下人-结构相互作用体系水平振动特性

针对人-结构系统水平振动问题,建立质量轻基频低的试验平台,研究人端坐于试验平台时该人-结构相互作用体系的水平振动特性.试验结果表明:自然端坐状态下,人体的不同朝向对结构的动力特性的影响不同.当人朝x向端坐时,结构多出一个振型频率,而基频恰好分布于两振型中间;而当人朝y向端坐时,结构仅有共振频率高于原结构基频.在研究中,人通常比较成质量块放在结构装置上,而事实上质量块对结构的振型阻尼比影响很小,人体能显著增大结构振型阻尼比.因此,不能将水平向自然端坐的人仅仅看作质量块,而应当成质量-弹簧-阻尼完整的体系.     

预制楼板板缝方向裂缝的原因及防治

在住宅的设计与建设中大量采用预制楼板结构，虽然加快了施工进度，但也出现了一些问题，预制楼板板缝方向产生裂缝就是其中之一，本文对其原因进行了分析，并提出了有效的防治措施．     

地面简谐运动作用下双自由度体系鞭梢效应的影响因素研究

为了更加全面准确地了解双自由度体系鞭梢效应发生的机理及影响因素,针对无阻尼和有阻尼两种情况,以上部结构与下部结构绝对位移的振幅比作为鞭梢效应的表征量,系统研究了外激励频率与上部结构自振频率之比、上部结构与下部结构的质量比和刚度比、结构阻尼比四种参数的影响。结果表明:对于无阻尼体系,鞭梢效应仅与频率比有关,当频率比为1时,振幅比为无穷大;对于有阻尼体系,若结构两阶振型阻尼比相等,随着阻尼比的增大,鞭梢效应减弱,质量比和刚度比不明显影响结构的鞭梢效应;若结构两阶振型阻尼比不相等,当刚度比远大于质量比时,二阶振型阻尼比对鞭梢效应影响更明显;当刚度比小于或等于质量比时,一阶振型阻尼比对鞭梢效应影响更明显。     

多重调谐质量阻尼器最优动力特性的趋势

多重调谐质量阻尼器（MTMD）是由频率呈线性分布的多个TMD所组成，刚度和阻尼保持常量但质量变化形成的MTMD模型能够提供更好的有效性和鲁棒性，文中揭示了这种MTMD模型最优动力特性的进一步趋势，数值结果表明，对于一个给定的总质量比，当MTMD的总数超过某一值时，其最优平均阻尼比趋近于零即导致近零最优平均阻尼比，近零最优平均阻尼比将使MTMD产生大的冲程，因此，MTMD的总数存在的上限，即最大允许的总数。     

大型风力机叶片阻尼层厚度分析与抑颤研究

为增强大型风力机叶片抑颤效果,从增加叶片的结构阻尼角度出发,以8 MW风力机叶片为研究对象,通过铺层设计和阻尼层位置设计为建立阻尼叶片有限元模型提供基础.分别以SHELL181单元和SOLID185单元模拟叶片上下蒙皮和阻尼层,对无阻尼叶片和阻尼叶片两种模型进行模态分析,探究阻尼层厚度变化对原叶片整体质量、固有频率及结构损耗因子的影响.确定8 MW风力机阻尼叶片阻尼层最佳敷设厚度,最后在最佳阻尼层厚度基础上对比分析两种叶片抑颤效果.结合结构损耗因子发现阻尼层厚度并非越大越好,经敷设最佳阻尼层厚度,原叶片可在质量增加极少的情况下提高抑颤能力.     

Signal frequency based self－tuning fuzzy controller for semi－active suspension system

A new kind of fuzzy control scheme, based on the identification of the signal‘ s main frequency and the behavior of the ER damper, is proposed to control the semi-active suspension system. This method ad-justs the fuzzy controller to achieve the best isolation effect by analyzing the main frequency‘ s characters and inspecting the change of system parameters. The input of the fuzzy controller is the main frequency and the op-timal damping ratio is the output. Simulation results indicated that the proposed control method is very effec-tive in isolating the vibration.     

纳米级微动试验台隔振理论研究

隔振技术是纳米技术中的关键问题之一。通过二维隔振系统的力学分析,设计出了纳米级微动试验台的隔振系统。该系统具有良好的隔振效果,对超精密机床、超精定位机构等的超低传递率隔振设计有一定的参考价值。     

不同参数组合的最优多重调谐质量阻尼器

多重调谐质量阻尼器（MTMD）是由许多频率成线性分布的调谐质量阻尼器组成,可能的参数组合形成5种MTMD,即MTMD－1－MTMD－5。基于一般MTMD的传递函数,建立了MTMD－1－MTMD－5位移动力放大系数（DDMF）的统一模式,利用DDMF和数值搜寻技术进行了参数研究,参数包括频率间隔、阻尼比、调谐频率比和总数,研究表明：在工程应用中应优行选择MTMD－1。     

桥式连体结构减震优化分析

对桥式连体结构减震体系地震反应进行了理论推导和数值分析。计算了在El Centro(1940NS)波激励下,连体结构各子结构的地震反应,分析了结构反应与子结构频率比、质量比以及阻尼比的关系,对其影响规律进行了有益探索,并根据底部两结构的振动能量最小的原则,得出了顶部连接部位减震支座优化设计参数变化规律,用以指导减震设计。