设计参数对铅黏弹性连梁阻尼器力学性能分析

目的研究铅芯边距、铅芯直径、剪切钢板与约束钢板厚度比、复合黏弹性层中薄钢板与黏弹性层厚度比以及剪切模量对其力学性能的影响,给出各设计参数的建议值.方法采用ABAQUS软件建立铅黏弹性连梁阻尼器的有限元模型;然后对15组铅黏弹性连梁阻尼器进行参数分析,研究不同设计参数对铅黏弹性连梁阻尼器力学性能的影响规律;最后给出各设计参数的取值建议.结果铅黏弹性连梁阻尼器滞回曲线饱满,表现出良好的耗能能力.各设计参数对铅黏弹性连梁阻尼器力学性能具有不同程度的影响,铅芯直径显著影响屈服荷载、屈服位移、最大阻尼力和等效黏滞阻尼比,对屈服后刚度具有较大影响;铅芯边距和剪切钢板与约束钢板厚度比主要影响屈服位移,而铅芯直径、剪切模量主要影响屈服后刚度;薄钢板与黏弹性层厚度比和钢材类型对力学性能影响较小.结论铅芯宜对称布置在复合黏弹性层外侧,铅芯边距取1～1. 5倍的铅芯直径;铅黏弹性连梁阻尼器需求的屈服承载力可由铅芯直径大小确定;剪切钢板与约束钢板厚度比取1. 00～2. 00,且剪切钢板厚度宜取0. 8倍的复合黏弹性层厚度;薄钢板与黏弹性层厚度比取0. 4～0. 8,且优先取较小值;宜选用低硬度的黏弹性材料和强度高的钢材以保证阻尼器正常工作,发挥其稳定的耗能能力.     

波纹钢板剪力墙结构的抗侧性能分析

利用有限元分析软件ABAQUS,对16个单层波纹钢板剪力墙结构进行弹性屈曲分析和非线性推覆分析,研究其在侧向荷载作用下的工作机理和抗侧性能,并探究了波纹几何参数对波纹钢板剪力墙结构屈曲性能和抗侧性能的影响规律.研究结果表明:与平钢板剪力墙相比,波纹钢板剪力墙具有较高的弹性屈曲临界荷载以及抵抗竖向荷载的能力,同时也具有良好的抗侧性能;随着宽高比的增加、高厚比的降低,波纹钢板剪力墙的初始抗侧刚度和极限承载力均提高;随着波纹钢板波幅的增加,极限承载力增大,初始抗侧刚度的变化较小;波纹钢板波长的增加对极限承载力以及初始抗侧刚度的影响均较小.     

基于土-钢共同作用模型的覆土波纹钢板拱桥施工过程受力分析

通过积分计算波纹钢板截面特性,并利用刚度等效的原则将其简化为平钢板,建立了平面二维土体与结构共同作用模型,计算分析了土体参数对结构受力的影响.采用有限元分析技巧,对一座实际波纹钢板拱桥的施工过程进行了模拟,计算分析了施工过程中关键截面的变形和内力变化规律.计算和分析结果表明,波纹板截面特性的积分算法具有很高的精度,通过刚度等效方法建立的土-钢共同作用模型可以考虑土与结构相互作用.施工过程的模拟结果说明,覆土波纹钢板拱桥施工过程中变形和内力变化较大,施工中应严格分层,对称回填、压实,并应特别注意覆土回填至拱顶附近时的位移和内力变化.     

金属橡胶挤压油膜阻尼器刚度分析

利用金属橡胶材料的弹性特性和良好的渗流性能,设计了一种端部和径向都安装金属橡胶环的新型挤压油膜阻尼器,以达到降低发动机转子高速旋转产生的振动,克服转子支撑中传统挤压油膜阻尼器油膜刚度高度非线性带来的不利影响的目的,通过对比分析传统挤压油膜阻尼器和新型金属橡胶挤压油膜阻尼器等效支撑刚度和等效阻尼特性,表明新型金属橡胶挤压油膜阻尼器具有更好的刚度特性,增强了转子系统承载不平衡量的能力,具有良好的阻尼减振效果.图5,参8.     

带可更换阻尼器的波形钢板剪力墙抗震性能试验研究

为研究一种带有可更换阻尼器的波形钢板剪力墙的抗震性能,对2种波形软钢阻尼器以及带有阻尼器的波形钢板剪力墙进行低周往复加载试验,分析阻尼器以及带有阻尼器剪力墙的力学特性,并采用ABAQUS有限元软件对试验进行模拟。研究结果表明:水平波形阻尼器具有良好的变形和耗能能力,竖向波形阻尼器具有较大的初始刚度和较高的承载力。带有阻尼器的波形钢板剪力墙具有较好的初始刚度和承载能力,更换阻尼器时剪力墙处于弹塑性阶段,阻尼器发生明显的面外变形,内嵌波形钢板脚部存在微小变形,阻尼器可以有效地保护剪力墙。更换阻尼器后的波形钢板剪力墙承载力有较小下降,滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力和延性,刚度退化缓慢。有限元模拟结果与试验结果吻合度较高。     

双 U 形金属阻尼器抗震性能优化分析

为解决双U形金属阻尼器应力集中及初始刚度较低的问题,提出了两组增设不同形式钢板的优化方案.首先介绍了U形钢板的力学性能,设计了3个参数不同的U形钢板并进行了模拟验证.进而对两组模型进行有限元模拟分析,研究不同优化方案对双U形金属阻尼器滞回性能、刚度退化、耗能能力及应力发展的影响.结果 表明:优化后的阻尼器具有良好的滞回耗能能力,应力分布得到有效改善,初始刚度明显提高.尤其以增设大矩形钢板优化的阻尼器在分阶段屈服方面性能更为突出,参数设计更加灵活.     

弹性环式支承结构动刚度分析及其对转子系统的影响

针对用于航空发动机转子系统中的弹性环式支承结构刚度特性问题,开展其动刚度分析和实验测试以及其对转子系统固有特性影响分析研究.首先,建立弹性环式支承结构有限元模型,对其动刚度进行计算,并进行动刚度测试与验证,经实验所得测试结果与仿真计算的结果趋势一致,证明了对弹性环式支承结构的动刚度分析方法的有效性.然后,建立了带弹性环式支承结构的转子系统有限元模型,研究了转子系统在静刚度和动刚度条件下对临界转速的影响.结果表明,弹性环式支承结构动刚度对临界转速的影响较为明显,其中一阶临界转速降低了26%,且产生了新的共振频率,因此分析转子系统固有特性时应充分考虑支承结构的动刚度影响.     

IRR柱承台局部压应力分布及其计算方法

为实现框架结构的震后性能快速恢复,提出一种带可替换开缝钢板阻尼器的新型性能可恢复摇摆柱(简称IRR柱),对IRR柱柱底承台在承载力极限状态下局部压应力的分布规律开展研究.采用ABAQUS软件建立精细化的IRR柱有限元模型,研究轴压比、钢板阻尼器厚度等参数对柱底承台局部压应力分布的影响规律,并提出相应的计算方法.研究结果表明:文中提出的计算方法能够较为合理地计算IRR柱柱根承台局部压应力值,且IRR柱的局部压应力大小随着轴压比和阻尼器厚度的增加而显著增大.     

滑动轴承转子系统挤压油膜阻尼器最佳参数的设计与实现

尽管挤压油膜阻尼器具有明显改善转子系统振动特性的作用，合理确定挤压油膜阻尼器的设计参数却非易事，尤其是在复杂的轴承－转子系统情况下．文中介绍了一种行之有效的挤压油膜阻尼器最优设计方法——虚设振幅逆解法．利用该方法可以首先估算系统所需的最佳支承质量、支承刚度和支承阻尼，进而可以确定满足以上参数要求的挤压油膜阻尼器的结构参数．文中针对滑动轴承支承的单质量弹性转子系统，分别对普通挤压油膜阻尼器和静压挤压油膜阻尼器的２种情况进行了计算和分析     

核岛结构双钢板混凝土组合剪力墙抗侧刚度

为研究核岛屏蔽厂房结构在地震作用下的抗侧力能力,对9个1∶5缩尺比的双钢板混凝土组合剪力墙试件进行了低周往复拟静力试验,分析研究了栓钉间距、钢板厚度和加劲肋的设置等因素对剪力墙试件初始抗侧刚度的影响.研究结果表明:栓钉间距对剪力墙试件初始刚度的影响不明显,剪力墙初始抗侧刚度随着钢板厚度的增大和加劲肋的设置而有所提高.对试件进行理论假设和简化处理,利用单位荷载法推导出双钢板混凝土组合剪力墙试件初始抗侧刚度的计算公式,通过比较发现计算值和试验值吻合较好.研究了剪力墙试件在往复加载过程中抗侧刚度的变化过程,发现不同阶段的抗侧刚度在变化幅度上有差别.     

屈曲约束折形叠合耗能器试验和模拟分析

在自复位结构中设置耗能器能够耗散地震能量、减轻结构构件的损伤,地震后更换耗能器即可快速恢复结构的抗震性能.文中提出一种采用高强螺栓装配到梁柱节点中的屈曲约束折形叠合耗能器,便于施工连接和震后更换.耗能器将节点的耗能集中在耗能芯板,通过附加约束装置防止芯板屈曲,同时耗能器能够作为梁翼缘的加强板以及节点的抗剪连接装置.对该耗能板进行轴向拉压试验,考察了其耗能能力、刚度、承载力和连接强度等,采用有限元软件ABAQUS进行模拟对比分析,结果表明,在保证连接装置强度的前提下,屈曲约束折形叠合耗能板具有较好的耗能能力和较高的刚度、承载力,能够作为装配到梁柱节点中的耗能装置.     

黏弹性消能支撑的研究与设计

针对工程中实际需要,提出一些新型的黏弹性消能支撑型式,研究了它们的受力特点,并给出了消能支撑水平控制力的表达式;提出了消能支撑设计中钢杆应满足的承载力要求;同时分析了支撑中钢杆拉压刚度对黏弹性阻尼器损耗因子和抗剪刚度的影响,并在此基础上给出了考虑钢杆拉压刚度影响的消能支撑水平控制力表达式; 最后指出钢杆的拉压刚度对减震效果影响较大,在考虑工程可行性的基础上给出了钢杆应满足的刚度要求.     

H型钢梁与矩形钢管柱端板单向螺栓连接节点

进行了6组平齐式、外伸式端板单向螺栓连接节点试验,并在现有研究成果的基础上,分别推导了单向螺栓抗拉刚度、受拉端板抗弯刚度、柱壁抗拉刚度、柱壁抗压刚度和受压外伸式端板抗压刚度的计算式.利用组件法推导了平齐式、外伸式连接节点在弯矩作用下初始转动刚度的理论计算公式.结果表明：给出的节点初始转动刚度的计算式与试验结果吻合较好,精度可满足工程设计的要求.最后,提出了H型钢梁与矩形钢管(RHS)柱端板单向螺栓连接节点的设计建议.     

摩擦软钢节点阻尼器抗震及抗倒塌性能

依据传统钢梁柱节点提出了新型摩擦软钢双重耗能节点阻尼器,该阻尼器能够将中屈服点软钢屈服耗能和钢板摩擦耗能相结合进而提高节点的抗震及抗倒塌性能.为提高计算效率采用多尺度建模方法进行有限元建模,节点核心区采用精细化建模方式,非节点核心区梁柱部分采用非线性梁单元,针对梁柱钢节点及其平面框架结构进行抗震性能分析.结果表明:在梁柱节点增设节点阻尼器可有效提高梁柱节点的承载力和耗能能力,并吸收外部输入能量,降低结构构件的破坏水平.同时,基于抽柱法将该新型节点应用于平面钢框架结构的静力Pushdown分析和非线性动力时程分析,分析结果表明:在增设该阻尼器后,可以有效降低构件失效点位移,进而提高结构的抗倒塌性能.     

三边约束受剪钢板力学特征研究

以框架短肢钢板剪力墙结构中的三边约束、一边弹性约束的受剪钢板墙体为研究对象,采用理论分析及物理试验的方法对其力学特征进行了分析研究.基于四边约束板的对角线屈曲模型,分析了三边约束、一边弹性约束的钢板力学特征.通过简化模型,建立了三边约束受剪板的抗剪承载力的计算公式,在此基础上推导出钢板斜向拉力带倾角与角钢弹性约束刚度的...     

受压区侧面粘贴钢板的钢筋混凝土梁短期刚度研究

对受压区侧面粘钢混凝土梁进行了静力试验,试验中测量了不同集中荷载作用下的钢筋混凝土梁在不同配筋率、不同粘钢截面面积时的跨中挠度。考虑粘贴钢板的作用,将受压区粘贴的钢板换算成混凝土,得到一个T形截面,给出了考虑粘贴钢板作用的混凝土梁短期刚度计算方法。讨论了集中荷载、配筋率和粘钢截面面积等因素对受压区侧面粘贴钢板的钢筋混凝土梁短期刚度的影响。     

带水平加强层钢板剪力墙芯筒结构体系的抗震性能研究

采用有限元分析软件SAP2000对钢框架-支撑结构体系和钢框架-带缝钢板剪力墙体系进行了计算分析。通过研究比较两种结构体系的塑性铰发展情况,提出一种新型的混合式结构体系(即下部采用带缝钢板剪力墙,上部采用支撑),并对其破坏模式进行了研究。另外,借助于VC语言,编制出了求解带缝钢板剪力墙抗侧刚度的程序,可以通过调节钢板剪力墙的开缝程度来改变加强层的整体抗侧刚度,有利于该类结构体系在设计工作中的推广。     

钢板-型钢双剪试件的界面粘结性能试验研究

为验证粘贴钢板的不同厚度、层数及宽度等因素对钢–钢界面粘结性能的影响,通过改进的双剪试验装置,对钢板–型钢双剪试件进行了轴向拉伸试验研究,分析在各因素影响下,粘结界面上的应力分布特点、粘结剪切破坏过程、破坏特征、钢板应变发展及分布规律,得出钢板与型钢的粘结应力分布规律和粘结剪应力-滑移曲线,提出钢板型钢界面粘结承载力的计算公式,且计算结果与试验结果吻合良好,研究成果为粘钢法加固钢结构计算理论建立及加固设计提供了试验依据。     

预应力连续箱梁桥加固设计及验算

某预应力连续箱梁桥运营15年后,箱梁内外出现了较多的裂缝、钢筋锈蚀和台后填土沉降等病害,已影响桥梁结构的正常使用和安全。根据该桥的质量检测报告,提出了箱梁顶板采用增厚钢筋混凝土、箱室顶板内表面采用粘贴钢板和碳纤维相结合以及箱梁腹板粘贴钢板的加固方法。通过理论计算和荷载试验对加固后的桥梁承载力进行了验算和检测,结果表明,结构承载力和刚度都有明显地提高,能保证桥梁的正常使用。