Maxwell粘滞阻尼器耗能结构的等效阻尼分析

通过研究Maxwell粘滞阻尼器耗能单自由度结构的等效阻尼,运用随机平均法和基于随机平均分析完全相同的等效准则,建立了可直接应用反应谱法的上述阻尼器的等效阻尼计算公式,并给出了算例,验证了等效阻尼计算公式的合理性.     

分数导数粘滞阻尼器减震结构的随机地震响应与等效阻尼

对分数导数粘滞阻尼器单自由度耗能结构的随机地震响应与等效阻尼进行了系统研究。建立了结构运动方程;应用随机平均法,将结构响应幅值近似为扩散过程,获得了结构位移与速度联合概率密度函数和位移、速度响应方差的解析解;基于与随机平均分析完全相同的等效准则,建立了可直接应用反应谱法的上述阻尼器的等效阻尼计算公式,算例分析表明了所得公式的合理性。     

基于能量分析的复阻尼模型结构抗震性能

由于当前动力分析中所使用的阻尼模型无法描述结构内未知的材料非线性能量耗散,基于应力相关复阻尼理论,推导出多自由度复阻尼系统的震动能量方程,研究了复阻尼模型的结构震动响应和材料能量耗散规律,计算了构件和结构的时变材料损耗因子.研究结果表明,在地震总输入能量中,材料阻尼耗能占很大比例,并随时间单调增加,结构的材料阻尼耗能及其变化率、动能、应变能均随着能量输入的增加而增加.通过对损耗因子的计算表明,与传统方法相比,采用时变形式而非常数形式的材料损耗因子能够更精细地体现材料阻尼效应.     

设置粘滞阻尼器结构的耗能减震分析

为分析两自由度带支撑粘滞阻尼耗能减震结构的地震响应,建立了结构一般运动方程;在基于现实工程中阻尼器的松弛时间极其微小的情况下,将阻尼器所承担的力近似等效,利用复模态解耦法,将带Maxwell粘滞阻尼器耗能结构展开成两自由度对称质量的非经典阻尼运动方程进行解耦;通过与一些典型问题的模态应变能法及扩阶复模态法所得结果进行比较,以算例验证了该方法的有效性.验证结果表明:通过与传统的求解方法相比,该方法可用于两自由度带支撑粘滞阻尼耗能减震结构的地震响应方差的计算,且具有较高的求解精度,有较大的优越性,建立的阻尼结构分析方法计算也更为简便.     

梁式全碳纤维复合材料桁架模态及阻尼特性

为表征梁式全碳纤维复合材料桁架模态及阻尼特性,建立实体单元有限元模型进行桁架模态仿真,提出基于仿真结果采用模态应变能阻尼模型计算结构阻尼损耗因子的方法;此外,为提高模态分析效率,引入梁等效理论建立等效分析方法.仿真及等效分析结果与实测值的对比表明:梁等效理论、仿真及实验所得振型基本一致;仿真频率及结构阻尼损耗因子计算值误差均小于10%,所述模态仿真和阻尼计算方法有效,最后基于仿真结果验证了梁等效理论针对大尺度桁架模态的分析精度.     

金属材料干摩擦特性的实验与仿真研究

基于单自由度弹簧阻尼器模型和Mindlin理论模型,通过金属材料干摩擦动态特性实验,得到了干摩擦迟滞特性曲线以及等效刚度与等效阻尼变化规律.随着两接触面间相对位移幅值的增大,摩擦力等效刚度单调下降,并且趋于平缓,而摩擦力等效阻尼则随位移幅值的增大而单调上升,并且在无量纲相对位移幅值为2.0附近达到最大值后随位移幅值的增大而单调下降.通过比较分析实验数据和两种理论模型的计算结果发现,当无量纲相对位移幅值小于1.0时理论模型无法反映系统的刚度与阻尼特性.利用有限元分析软件MARC建立了与实验相一致的有限元预测模型.对比分析表明,有限元模拟结果与实验结果具有较好的吻合程度,有限元方法可以帮助分析工程实际中金属材料的干摩擦特性.     

基于Kanai-Tajimi谱的单自由度广义Maxwell耗能结构响应及谱矩解法

针对单自由度广义Maxwell耗能结构基于Kanai-Tajimi谱随机地震激励下响应分析较复杂的问题,提出一种简明解法.利用Kanai-Tajimi谱基于白噪声的滤波微分方程,与广义Maxwell耗能结构的运动方程组成非经典阻尼结构的耗能系统,运用复模态方法获得结构相对位移、相对速度、阻尼器阻尼力和阻尼力变化率基于白噪声激励的协方差统一解析表达式,再利用白噪声激励下谱矩与协方差的简明关系,获得单自由度线性结构响应的谱矩解析表达式.通过与已有方法比较的算例分析证明,提出的方法是一种简明高效的计算方法.     

TiNi形状记忆合金的阻尼特性及应用

从工程中一种常见的机器隔振模型出发 ,运用导纳模态方法 ,得出了输入到基础梁的功率流表达式 .根据试验数据模拟了形状记忆合金的超弹性循环曲线并计算了TiNi形状记忆合金丝在一定振幅下循环加卸载时的超弹性等效阻尼 ,并将记忆合金丝作为一种等效阻尼材料应用到隔振模型中 .通过计算机仿真 ,得出在此模型中使用记忆合金丝作为阻尼材料及用与合金丝在几个频率时的等效阻尼相当的普通阻尼材料时输入到基础的功率谱图 ,分析了记忆合金作为阻尼材料时对模型隔振效果的影响 ,从而得出其作为阻尼材料的优越之处     

复阻尼模型三维钢框架结构动力响应

目的针对实际工程分析中采用的一般动力分析模型不能细致表达阻尼特性,研究复阻尼模型动力系统以期得出较精确阻尼参数指导设计工作．方法采用复阻尼模型计算三维钢框架结构的简谐动力响应,求解应力相关复阻尼模型中的损耗因子,并与传统的Rayleigh阻尼模型计算的结构响应进行对比分析．结果研究表明,在非共振区,两种模型计算的结构动力响应差别不大;而在共振区附近,Rayleigh阻尼模型和应力相关复阻尼模型计算的结构动力响应,后者远大于前者,并且两者存在一定的相位差;通过求解表明,损耗因子不是一个常数,其幅值随激振力幅值增加而增大．结论在一定条件下,机理不同的阻尼模型对结构动力响应计算结果的精度影响很大．     

机床固定结合面等效刚度系数和阻尼系数的研究

研究了确定机床固定结合面的等效刚度系数和等效阻尼系数的新方法。采用迭代计算和动态测试相结合的方法，在多种不同结合面条件下进行了实验和计算，得到了大量的实用数据，并且建立了机床固定结合面的等效参数通用数据库。     

无阻尼多自由度动力减振器参数研究与应用

目的提出无阻尼多自由度动力减振器（功扒4DOF）最佳减振参数的确定方法．方法通过理论分析无阻尼3个自由度动力减振器（DA3DOF）减振弹簧在有限相等变形条件下的减振器最小总质量计算，推广到无阻尼多自由度动力减振器参数的确定．结果无阻尼3个自由度动力减振器在前两个减振质量块趋近于零，第3个质量块趋近于单自由度动力减振器（DASD—OF）质量的1／3时。减振系统获得最小总质量。此时子系统最大变形为无阻尼DASDOF的3倍．结论将结果推广到无阻尼多自由度动力减振器（DAMDOF），表明可通过刚性接点连接和改变弹簧方向增大弹簧总长度，减少减振总质量，研究结果对于实际应用有指导意义．     

TiNi形状记忆合金的阻尼特性及应用

从工程中一种常见的机器隔振模型出发，运用导纳模态方法，得出了输入到基础梁的功率流表达式，根据试验数据模拟了形状记忆合金的超弹性循环曲线并计算了TiNi形状记忆合金丝在一定振幅下循环加卸载时的超弹性等效阻尼，并将记忆合金丝作为一种等效阻尼材料应用到隔振模型中，通过计算机仿真，得出在此模型中使用记忆合金丝作为阻尼材料及用与合金丝在几个频率时的等效阻尼相当的普通阻尼材料时输入到基础的功率谱图，分析了记忆合合作为阻尼材料时对模型隔振效果的影响，从而得出其作为阻尼材料的优越之处。     

Maxwell阻尼减震结构的最大非平稳响应

研究了设置带支撑Maxwell粘滞阻尼器的多层建筑结构的最大非平稳地震响应,建立了结构一般运动方程,根据多层结构的运动性能,将运动方程按结构第一振型展开,将原结构化成振型广义坐标的单自由度微分与积分混合运动方程;并运用随机平均法,获得了结构随机平均It(O)方程的解析式,以及位移与速度联合概率密度函数、位移方差和速度方差最大值的一般近似解析解;同时基于与随机平均法分析完全相同的等效原则,获得了结构第一振型的等效阻尼比,使耗能结构可直接应用于反应谱法进行工程设计;最后,针对几种典型的非平稳地震激励模型,获得了最大非平稳方差响应的具体解析解.     

PCLD梁的振动和阻尼特性分析

基于弹塑性理论和线粘弹性理论,考虑到被动约束层阻尼梁在谐激励作用下的剪切耗能以及各层间的相互作用,建立了系统的状态控制方程.结合边界条件,利用齐次扩容精细积分法提出了一种分析PCLD梁动力学特性的半解析方法,求解了系统的固有频率和损耗因子,计算结果与解析解或相关文献计算结果吻合良好,验证了该方法的正确性、有效性.文中还计算了梁在谐激励作用下的响应,分析了结构参数对结构振动特性和阻尼特性的影响.     

粘滞阻尼器与金属屈服耗能器的设计参数与性能比较

非线性粘滞阻尼器和无粘结支撑等金属屈服耗能器是今后结构抗震设计与加固的主要手段之一．针对这两类耗能装置,根据基本的模型参数将非线性的耗能特性转化为线性条件下的等效阻尼比,考察各基本参数的影响情况和合理的参数值,并分析了框架剪力比等结构设计中的重要参数．再通过单自由度系统的动力时程计算,分析了阻尼耗能与滞回耗能的能量耗散情况．结果表明,金属屈服耗能器一定程度上改变了结构的动力特性,能显著减小结构的总能量输入,并减小对结构的延性需求,在等效阻尼比接近的情况下具有比粘滞阻尼器更突出的耗能性能．     

带支撑粘弹性阻尼器弱非线性耗能结构的随机地震响应分析

为获得带支撑的粘弹性阻尼器单自由度弱非线性耗能结构随机地震响应的求解方法,利用积分型本构关系建立单自由度弱非线性耗能结构的运动方程,通过随机等效线性化法和等效阻尼原理将方程线性化,基于线性随机振动理论分析方法,推导出求解结构位移和速度响应值的解析方法和数值解.通过典型算例,验证了带支撑的开尔文型粘弹性阻尼器对于杜芬体系具有良好的减震效果,表明了所提方法的有效性;同时分析了阻尼器支撑刚度对此类弱非线性结构减震效果的影响,研究表明:支撑刚度越大,减震效果越好.     

基于zig-zag假设的压电阻尼层合结构机电耦合建模与分析

基于zig-zag板壳假设和哈密顿原理建立了压电阻尼层合结构的机电耦合动力学有限元模型,实现了结构自然频率和损耗系数的准确计算。有限元模型采用八节点的七自由度(degrees of freedom, DOFs)四边形单元,且考虑阻尼层的复弹性模量。通过对文献算例的计算与仿真,验证建立的有限元模型的正确性。研究了材料增强角度、阻尼层厚度和结构曲率对压电阻尼层合结构频率和损耗系数的影响,为压电阻尼层合结构的减振及结构优化提供参考。     

新型阻尼填充墙的构造原理与减震性能研究

阐明新型阻尼填充墙的构造和原理;对阻尼填充墙的基本构成单元、单层单跨的框架阻尼填充墙、框架阻尼填充墙整体结构的减震性能进行综合分析,研究结果表明,阻尼填充墙通过框架柱带动砌体单元往复剪切阻尼层滞回耗能,其耗能性能稳定,耗能效果好;阻尼填充墙能为结构提供一定的抗侧力和抗侧刚度,但其对结构的刚度效应和约束效应较普通填充墙大为削弱,避免造成柱受剪破坏、结构延性及侧向变形能力变差等不利影响;在结构中设置阻尼填充墙,结构周期折减的幅度远小于设置普通填充墙的情况,而且阻尼填充墙耗散输入结构的部分地震能量,减小结构构件的非线性耗能,减轻结构在地震中的破坏,具有良好的减震效果,且墙体自身不破坏.     

一种工程结构模态阻尼特征预估方法

文章基于耗能理论提出一种用于预估模态阻尼的方法，预估计算值与试件测试值吻合较好，并得到某方舱及装舱设备结构的模态阻尼预估数值，该方法在工程结构动力分析中对预估阻尼特征具有应用价值。     

抗震结构能量设计方法中阻尼耗能的研究

基于能量原理,在非线性动力时程分析的基础上,对抗震结构地震总输入能Ei(t)中的阻尼耗能Ed(t)进行了分析研究,重点探讨了不同阻尼比、不同滞回模型、地震波频谱和加速度峰值对阻尼耗能的影响.计算分析表明,阻尼比ξ对阻尼耗能影响最显著,Ed/Ei值和Ed/Eh值随阻尼比ξ而增加,当ξ=0.20时,阻尼耗能占到总耗能的80%左右.阻尼耗能可以有效地减小滞回耗能,增加阻尼比是减少结构累积损伤破坏,提高结构抗震性能的有效途径.