某工业厂房振动实测与减振设计研究

针对某工业厂房设备减振进行研究,通过对厂房进行振动实测得出结构的主要振动为风机引起的竖向振动。设计了双向减振的无阻尼TMD和黏滞阻尼装置模拟基础减振试验,比较其在简谐荷载和冲击荷载作用下的减振效果。试验结果显示设计的两个减振装置都有一定的减振效果。黏滞阻尼装置减振效果显著,水平向的减振效果比竖向更为明显。     

桑索的微颗粒阻尼影响参数模拟研究

研究对象是由钢丝模拟柔索,塑料管空腔和微颗粒共同组成的,通过离散元软件EDEM模拟分析,观察颗粒的运动和受力的状态,分析在振动中颗粒的接触、碰撞以及和能量消耗等重要参数的变化,对颗粒阻尼参数的作用进行分析。模拟结果表明：颗粒填充率、颗粒粒径是颗粒阻尼的重要的影响因素。设计颗粒阻尼减振装置时选取合适的颗粒填充率、颗粒粒径可以有效的增大阻尼的减振效果。     

高耸钢烟囱环形TLD减振试验与数值模拟

针对高耸钢烟囱环形调谐液体阻尼器(TLD)的减振试验及其数值模拟开展研究。根据高耸钢烟囱模型结构,设计制作了环形TLD试验模型,确定了试验加载和测点布置方案。建立了环形TLD力学模型,并推导了高耸结构环形TLD减振控制的动力分析模型,据此编制了高耸结构环形TLD减振的分析程序。分别开展了模型结构设置纯水环形TLD、附加金属栅格环形TLD和附加泡沫颗粒环形TLD的减振试验,并进行了数值模拟对比分析。研究表明:所编制的程序能够模拟模型结构设置环形TLD减振结构体系的动力响应;当环形TLD调谐频率比为0.9时,减振体系阻尼比超过0.04,减振效果最佳;附加金属栅格或泡沫颗粒,能够提高环形TLD中液体阻尼,耗散振动能量,但随着液体运动受限增加,减振效果有所下降。研究为高耸钢结构环形TLD减振的设计和应用提供了相关数据。     

颗粒阻尼器减振性能的振动台试验研究

为了明晰颗粒阻尼器的减振性能,以铝制框架结构为研究对象,设计制作了颗粒阻尼器。通过振动台试验,研究了结构在简谐波和地震波下的振动特性,分析了阻尼器中颗粒的大小、质量等参数对颗粒阻尼器减振效果的影响。结果表明:颗粒阻尼器能够降低结构在振动时的位移;采用不同质量和不同直径球体的颗粒阻尼器对结构减振的效果有所差异。在不规则波作用下,颗粒阻尼器减振效果良好,结构顶端位移和加速度均有明显下降。     

自立式高耸钢结构黏滞阻尼减振技术及其设计方法

为了研究自立式高耸钢结构的黏滞阻尼减振技术及其设计方法,根据自立式高耸钢结构的特点,设计了曲率相关的黏滞阻尼减振装置,并推导了其力学模型;建立了自立式高耸钢结构黏滞阻尼减振体系的动力学方程,并编制程序进行了结构风振控制分析;基于等效阻尼比的概念和我国规范的抗风设计方法,建立了自立式高耸钢结构黏滞阻尼减振的设计方法,并针对数值算例,进行了控制装置设计,并通过时程分析方法验证了该方法的有效性。研究结果表明:所设计的曲率相关黏滞阻尼减振装置适用于钢烟囱类自立式高耸钢结构的振动控制;通过数值算例分析,简化设计方法与时程分析的结果误差仅为2.5%,具有较高的精度。     

Viscous damping technology and design method for self-standing high-rise steel structures

为了研究自立式高耸钢结构的黏滞阻尼减振技术及其设计方法,根据自立式高耸钢结构的特点,设计了曲率相关的黏滞阻尼减振装置,并推导了其力学模型;建立了自立式高耸钢结构黏滞阻尼减振体系的动力学方程,并编制程序进行了结构风振控制分析;基于等效阻尼比的概念和我国规范的抗风设计方法,建立了自立式高耸钢结构黏滞阻尼减振的设计方法,并针对数值算例,进行了控制装置设计,并通过时程分析方法验证了该方法的有效性。研究结果表明：所设计的曲率相关黏滞阻尼减振装置适用于钢烟囱类自立式高耸钢结构的振动控制;通过数值算例分析,简化设计方法与时程分析的结果误差仅为2.5%,具有较高的精度。     

约束阻尼层在钢桁架振动控制中的应用

讨论了应用约束阻尼层在钢桁架结构中的减振问题,首先给出了粘弹性阻尼材料的基本力学特性和约束阻尼层的两种有限元建模方法,通过ANSYS对一约束阻尼结构采用两种不同的有限元模型进行数值仿真分析比较,给出了在ANSYS中准确模拟这类结构的途径,应用这一建模方法对一钢桁架塔柱安装约束阻尼层减振方案的减振效果进行了数值仿真,计算结果表明,安装约束层后结构前两阶弯曲模态阻尼比有较大提高,但扭转模态的模态阻尼比提高很少,约束阻尼层对钢桁架结构弯曲振动控制效果良好。     

基于能量的非堆积型多颗粒阻尼器减振机理分析

为进一步研究非堆积型多颗粒阻尼器(NPPD)减振机理,从能量角度基于等效连体惯容质量模型(DIMEM)对NPPD依次进行物理参数对应减振机理分析及振动控制过程中能量变化规律分析。首先对DIMEM模型进行简介,重点陈述DIMEM模型的建立、DIMEM-单自由度结构运动微分方程及试验验证。在此基础上,定义周期耗能指标及周期动量交换指标,并据此进行物理参数影响机理分析。最后,基于DIMEM模型依次进行自由振动、共振简谐激励及地震作用下减振效果分析,并重点对系统运动过程中能量变化规律及耗能占比进行讨论。结果表明多颗粒阻尼器减振效果变化规律受耗能及动量交换综合影响,单纯依靠耗能机理较难对NPPD减振效果变化规律进行解释。振动控制过程中系统能量主要通过颗粒之间相互作用进行耗散。基于DIMEM模型的NPPD减振机理及减振效果分析对于进一步认识颗粒阻尼器及颗粒阻尼器优化具有重要研究意义。     

考虑堆积状态的阻尼颗粒起振及减振分析

针对颗粒阻尼技术在机械、航天与土木工程领域减振控制使用环境的差异性,对颗粒阻尼技术在土木工程领域等低频、低幅振动条件下颗粒的减振控制机理进行理论分析,指出堆积状态是颗粒阻尼在土木工程领域应用的主要影响因素之一;推导出不同堆积状态下颗粒的起振条件;并以Hertz接触理论和Coulomb摩擦定律为基础,通过MATLAB编程建立颗粒-单自由度结构振动系统,对颗粒起振条件及起振前后颗粒的减振控制效果进行分析。     

碟形弹簧复合隔震支座力学性能试验与数值模拟研究

为了提高普通碟形弹簧隔震支座的耗能能力,将普通碟形弹簧隔震支座与黏弹性阻尼材料相结合,形成碟形弹簧复合隔震支座。对碟形弹簧复合隔震支座进行静力和动力往复加载试验,考察加载预压量、位移幅值和加载频率对其力学性能的影响。试验结果表明,黏弹性阻尼材料能够有效提高普通碟形弹簧隔震支座的耗能能力;加载频率对其等效刚度和等效阻尼比影响较小;位移幅值和加载预压量与其等效刚度和等效阻尼比成正相关关系;黏弹性阻尼耗能及库仑阻尼耗能占碟形弹簧复合隔震支座耗能的主要部分,黏性阻尼耗能占其耗能的比重较小。利用ABAQUS软件建立碟形弹簧复合隔震支座的精细化数值模型,对其承受静力和动力荷载的力学行为进行数值模拟。数值模拟结果表明,C3D8R单元和C3D8H单元能够有效模拟碟形弹簧复合隔震支座中碟形弹簧和黏弹性阻尼材料的力学行为。     

地铁车站采用减振孔降低爆破振动速度的应用与研究

为研究减振孔在基坑爆破开挖中的减振效果,利用大型动力ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立三维数值计算模型,对不同参数下的减振孔模型的减振效果进行系统分析,得出不同减振孔布置参数对减振效果影响的一般规律;同时,结合工程实际,在爆破区与保护区之间设置不同的参数减振孔对爆破振动进行试验,将理论计算与试验结果对比分析,总结出打设1～3排减振孔最大减振率分别能达到27.19%、38.91%及67.55%的降振效果,为减振孔参数设计提供可参考的依据。     

弹簧-阻尼减振支座性能试验研究

设计制作了一种由圆柱螺旋弹簧与筒式黏滞阻尼器组合而成的弹簧-阻尼减振支座用于竖向减振,对其进行了频率相关性、位移幅值相关性以及反复加载相关性试验,测得了不同工况下的阻尼耗能、等效刚度、等效黏滞系数和损耗因子,研究了轴承力学性能对位移幅值和加载频率的影响.采用Kelvin模型对弹簧-阻尼减振支座的迟滞回线进行了计算和拟合...     

桥面激励下的斜拉索减振设计研究

针对已有的斜拉索减振模型不能合理分析桥面运动对斜拉索减振效果影响的现状,基于几何位移关系推导出适用于桥面运动的计及阻尼器耦合振动的斜拉索减振分析平衡方程,建立了合理的阻尼器参数设计理论模型,采用数值迭代算法对拉索—阻尼器系统的模态阻尼特性进行了数值分析。结果表明,由于桥面耦合作用的影响,阻尼器安装位置对系统模态阻尼的影响不再具有对称性,桥面运动条件下,拉索—阻尼器系统的模态阻尼比与拉索的倾角有关,系统的模态阻尼相同时,斜拉索的倾角越小,外部阻尼器参数越大。     

海洋平台阻尼隔振减振原理及振动控制效果分析

导管架式海洋平台是海洋钻采应用较为广泛的一种平台结构形式,笔者研究了导管架式 海洋平台结构阻尼隔振原理及振动控制效果.分析和研究了导管架式海洋平台结构采用阻尼隔振 技术的基本原理,建立了导管架式海洋平台结构阻尼隔振体系简化计算模型,推导了简化模型结 构第一振型阻尼比的计算公式.研究了隔振层参数当结构阻尼比的关系以及它们对结构整体和隔 振层层间相对位移的控制效果,进行了在波浪力工况和地震工况下的数值模拟.结果表明,阻尼隔 振方案是导管架式海洋平台的一种有意义的减振措施,当阻尼隔振层刚度较大时,可以有效控制 平台结构的振动.     

斜拉桥拉索磁流变阻尼器减振技术的参数优化研究

针对应用磁流变阻尼器控制斜拉桥拉索振动中参数优化这一关键问题,通过试验研究,建立了目前常用的RD-1005型磁流变阻尼器非线性双黏性模型,得到了基于输入电压、激振频率、振动幅值等参数的磁流变阻尼器等效黏性阻尼系数计算公式;然后提出了考虑拉索垂度、弯曲刚度和倾角等因素影响的黏性阻尼器拉索减振设计方法,修正了Pacheco的设计曲线;最后提出了磁流变阻尼器拉索减振的优化设计方法,并通过实桥试验得到验证。     

一种光敏树脂结构的力学性能

新设计三维打印光敏树脂结构,其主要用在减震隔震组合结构中作为阻尼元件.首先利用微机控制电子试验机对其进行静力加载试验,得到静载下载荷-位移特性曲线,并计算得到特定点处等效弹性模量,利用疲劳机进行动力加载试验,得到结构件在从5 Hz到20 Hz不同频率下滞回曲线,并计算出相应等效阻尼系数.基于有限元法,建立光敏树脂结构有限元模型,并以和实验相同的工况进行静力学和动力学计算分析,并对试验数据和数值计算结果进行对比,得到计算结果与实测结果吻合良好,从而验证有限元模型的可行性.在此基础上通过有限元计算方法,研究不同几何参数缝隙宽度、内弧半径、外弧半径、厚度对光敏树脂结构特定点等效弹性模量以及等效阻尼系数的影响.此结构受力时,纵向保持刚度输出,维持小变形,横向位移放大,具有良好的减振和抵抗变形的能力.     

缓冲型颗粒阻尼器减振控制的试验研究

颗粒阻尼的概念被广泛应用在机械和航空领域,尤其是为处于极端状态下(比如极端温度或者真空等)的结构,提供阻尼以减小主体结构的振动,但其在土木工程的应用还处在起步阶段。缓冲型颗粒阻尼器是对传统刚性内壁颗粒阻尼器的一种改进。通过三层钢框架附加缓冲型颗粒阻尼器的自由振动,稳态随机激励以及实际地震波输入下的振动台试验,考察了该装置对建筑结构的减振控制效果。试验研究表明:缓冲型颗粒阻尼器在合适的质量比下,能够达到最佳减振效果;对于各种动力作用,阻尼器都能达到减振的目的,其中对稳态随机激励的减振效果最好;对于多自由度结构,能够有效控制第一振型的振动,但是对高阶振型的控制作用无法保证。     

磁流变阻尼器对斜拉索的振动控制

利用有限元软件建立了拉索振动控制系统的力学模型,对深圳湾公路大桥上的最长斜拉索和MR阻尼器组成的系统进行了动力分析。在振动控制系统中分别模拟了正弦简谐力作用下的谐波共振和参数共振这两种最危险的振动情况,研究了阻尼器的减振效果,并通过拉索位移幅值衰减率分析了各种参数对磁流变阻尼器振动控制效果的影响,从而得出最优减振方式。     

高轴压比下型钢混凝土柱的抗震性能

为研究高轴压比下型钢混凝土柱的抗震性能指标,设计了轴压比为0.57和0.70的2个型钢混凝土柱的水平往复拟静力加载试验。通过试验得到了高轴压比下型钢混凝土柱的滞回曲线和骨架曲线,计算出等效黏滞阻尼系数、功比指数、位移延性系数等;然后通过与数值模拟结果对比,得到合理的数值模型及参数取值;基于此数值模型,改变轴压比(0.80～1.30)得到了不同高轴压比下的数值模拟结果。分析结果表明:试件的破坏形式为压弯型破坏;随着轴压比的增大,型钢混凝土柱的耗能性能、延性性能逐渐变差;位移延性系数为1.20～2.54,等效黏滞阻尼系数为0.20～1.29,功比指数为2.35～9.93。     

桩承式路堤土拱效应颗粒流分析

土拱效应是桩承式路堤中荷载传递机制中的关键因素。参照前人室内模型试验,采用颗粒流软件PFC2D建立离散元(DEM)数值模型,对桩承式路堤中的接触力分布、主应力偏转、竖向位移和侧向位移等进行深入分析。模拟中,路堤填料和桩间土采用Disk单元模拟,桩和模型箱采用Wall单元模拟,路堤DEM模型采用分层压实法生成;路堤填料细观参数通过建立数值双轴试验进行标定,桩间土细观参数通过建立数值压缩试验进行标定。模拟结果表明:桩承式路堤中土拱由多个不同圆心的半球形拱共同组成,拱的高度约为5(s-a)/6;在该高度内路堤中的主应力发生明显偏转,竖向位移量和侧向位移量较大。