具有负刚度特征的半周摩擦阻尼装置的开发及应用研究

在消能减震措施中,为达到满意的减震效果,需在建筑结构的多个楼层布置耗能装置,占用了较多的建筑空间,为此提出仅需在底部楼层布置耗能装置的负刚度阻尼消能减震技术方案。为实现该方案,研发了一种力学性能稳定、构造简单,行程大,具有负刚度特征的半周摩擦阻尼装置。通过性能试验验证了该装置能够实现预期的滞回模型,进行了单自由度体系和框架结构的减震模拟分析,结果表明,采用半周摩擦阻尼装置进行减震可以增大结构阻尼、延长结构周期、对结构地震响应起到理想的控制效果。     

半周负刚度摩擦阻尼装置振动台试验研究

对具有负刚度特征的半周负刚度摩擦阻尼装置进行了振动台试验,以某四层钢结构框架为减震研究对象,分别在钢结构框架的一层和二层布置半周负刚度摩擦阻尼装置,研究了在不同地震动工况下结构的地震响应。结果表明,半周负刚度摩擦阻尼装置可实现结构的位移与加速度响应双重控制,安装在结构变形较大位置会获得更好的振动控制效果。     

基于负刚度机构的高刚度-超阻尼隔振器设计与研究EI北大核心CSCD

为能够隔离作用在负载上的直接扰动并提高系统的阻尼特性以避免产生共振,提出一种采用磁性负刚度机构设计的超阻尼隔振系统,其由磁性负刚度机构和两对相互对压的机械弹簧并联构成;磁性负刚度机构由五块沿轴向磁化的环形永磁体构成,倾斜环形永磁体被对称地固定在基础上,运动的环形永磁体由对压的机械弹簧约束,并沿轴向发生相对运动;根据电流模型,推导了磁性负刚度机构的磁性恢复力以及磁性负刚度解析表达式;通过将隔振系统中的刚度单元和阻尼单元重新布置并引入一个内部隐性自由度,该系统被设计成与线性参考系统具有相同静刚度、相同质量以及相同阻尼的超阻尼装置;分析了该装置中刚度单元、阻尼单元以及永磁体附加质量对所设计系统阻尼、固有频率和主系统振动响应的影响。研究结果表明,所提出的隔振系统具有高刚度和超阻尼特性,能够有效抑制主系统的振动;在高频段,主系统的响应将收敛于线性参考系统。     

间隙式SMA隔震支座性能分析及负刚度改进研究EI北大核心CSCD

与传统隔震支座相比,形状记忆合金(shape memory alloys,SMA)隔震支座能够提升结构的自复位和耗能能力。然而过早介入的SMA可能会增加中、小震时上部结构的内力和加速度响应。为解决这一问题,在SMA隔震支座中引入间隙形成间隙式SMA隔震支座,以满足不同设防目标的隔震需求。首先,提出了间隙式SMA支座的物理构造形式,并开展了SMA丝循环拉伸试验;随后,以两自由度的框架结构简化模型为例,探讨间隙长度以及SMA屈服力对隔震效果的影响;最后,旨在降低大震、巨震下间隙式SMA隔震支座的内力与加速度响应,进一步引入负刚度机制改进间隙式SMA隔震体系,并探究了负刚度-间隙式SMA支座隔震的可行性。计算结果显示,间隙式SMA隔震支座可以有效降低中震、小震时上部结构的内力与加速度响应;上部结构加速度响应与间隙长度负相关,与SMA屈服力正相关;下部结构位移响应与间隙长度正相关,与SMA屈服力负相关。引入负刚度后,间隙式SMA支座可在有效控制大震或巨震下支座位移响应的同时,显著减小上部结构内力与加速度响应。     

92负刚度蜂窝结构压缩性能分析

为准确开展以黏弹性材料为载体的负刚度蜂窝结构数值模拟研究,提出一种基于黏弹性广义Maxwell模型的负刚度蜂窝结构压缩性能数值模拟法.进行了尼龙12的动态机械分析(DMA)测试,基于广义Maxwell模型拟合实测动态模量数据,得到反映尼龙12动态黏弹性的无量纲模量gi和松弛时间τi.建立了负刚度蜂窝结构的有限元模型,基...     

干摩擦阻尼及其应用

采用干摩擦阻尼可以有效的限制构件的振动应力水平，从干摩擦阻尼特必的理论分析，干摩擦阻尼器的数学模型的建立以及在结构减振设计上的应用先进方面进行了论述，总结了国内外的研究方法及存在的问题，对我国开展该方面的研究工作具有一定的借鉴。     

拟负刚度与粘滞阻尼混合减振结构的动力特性与减振效果分析

对拟负刚度与粘滞阻尼混合减振结构的动力特性与减振效果进行了研究。首先,通过加速度放大系数和位移放大系数对拟负刚度与粘滞阻尼混合减振结构的动力特性进行分析。其次,通过反应谱对地震作用下拟负刚度与粘滞阻尼混合减振结构的减振效果进行分析,并与粘滞阻尼减振结构的减振效果进行比较。研究结果表明：拟负刚度控制能够延长结构的等效周期;当结构周期较长时,拟负刚度与粘滞阻尼混合减振结构对绝对加速度和相对位移的减振效果好于粘滞阻尼减振结构。     

SMA-负刚度双曲面隔震装置的减震性能研究

虽然SMA减隔震支座可以提高桥梁的自复位能力,但与普通减隔震支座相比,会增大下部结构的内力响应.为解决这一问题,拟提出一种新型SMA负刚度双曲面隔震装置.该装置由SMA索提供恢复力,由两个曲面反向的摩擦摆支座提供负刚度,由滑块和上、下钢板间的摩擦提供耗能能力.理论推导及有限元分析结果表明,该减震装置既可为桥梁提供自复位...     

变摩擦阻尼方法的建模与实验分析

考虑被动隔振系统自适应调整阻尼的技术措施,提出一种变摩擦阻尼方法;使隔振系统能近似地根据激振频率来改变自身阻尼,从而适应外界宽频激振。为了对此方法中的摩擦阻尼力建模,提出一种考虑了摩擦接触面间的相对速度与正压力影响的曲线摩擦模型。通过实验设计与研究,以参数辨识验证了此模型的拟合能力。     

摩擦阻尼减震耗能装置在沈阳市某办公楼接层改造中的应用

本文较详细论述了磨擦阻尼减震装置的工作原理，并结合工程实际，通过对模型的伪动力试验，原型的时程分析，充分证实了摩擦阻尼装置抗震加固的可靠性，安全性，同时对比分析摩擦阻尼装置抗震加固方案与钢筋混凝砼剪力墙加固方案，总结出各自的优缺点，供研究，设计部门参考。     

粘性阻尼在软特性刚度隔冲系统中的作用研究

长期以来,一直认为对于持续时间很短的(毫秒范围内)的冲击,阻尼对最大的结构响应没有显著的影响,因此隔冲系统通常都只是从刚度上进行设计。随着磁流变/电流变阻尼器等的出现,在冲击隔离中使用阻尼或半主动阻尼逐渐成为研究的热点。但主要集中在地震防护等冲击持续时间较长或只关心相对位移幅值的应用中。而对于舰船设备这类,遭受持续时间很短(十毫秒量级)的冲击,但又对冲击隔离效率和相对位移幅值都有严格要求的冲击隔离问题,这方面的研究很少,通过对粘性阻尼在软特性刚度隔冲系统中的作用的研究,表明阻尼可以改善软特性刚度隔冲系统的隔冲性能,但是,随着刚度的软特性的增强,阻尼对隔冲性能的提升作用随之下降。     

新型竖向电涡流-磁力混合阻尼装置试验研究

针对大跨轻质结构的减振需要,研制了一种新型竖向电涡流-磁力混合阻尼器样机.介绍混合阻尼器的减振原理及振动方程;接着介绍了3种不同的磁路设计和制作过程;随后对样机进行试验,测量其动力参数和减振性能.结果 表明:在铜板后方和底板上方安装磁铁均能改变阻尼器的附加刚度;特定磁路设计减少电涡流阻尼系数,增大等效磁力阻尼系数和负刚...     

高刚度高阻尼结构试验研究

利用预置变形碳纤维梁、螺旋弹簧、碟簧和橡胶块构成一种高刚度高阻尼结构,其承载刚度和阻尼均较大。为了便于对高刚度高阻尼结构的力学性能进行评价,提出技术指标,即:等效弹性模量、等效阻尼系数和等效刚度系数。在此基础上,设计静动态力学试验,验证高刚度高阻尼结构设计方法的有效性并评价其力学性能。试验结果表明,高刚度高阻尼结构的等效弹性模量显著大于单个预置变形碳纤维梁;等效阻尼系数随着频率增大而减小,等效刚度系数随着频率增大而增大,分别大于104 Ns/m和107 N/m。由此证明,高刚度高阻尼结构的设计方法有效,且实现了输出刚度和阻尼均较大的设计目标。     

Anomalies in stiffness and damping of a 2D discrete viscoelastic system due to negative stiffness components

The recent development of using negative stiffness inclusions to achieve extreme overall stiffness and mechanical damping of composite materials reveals a new avenue for constructing high performance materials. One of the negative stiffness sources can be obtained from phase transforming materials in the vicinity of their phase transition, as suggested by the Landau theory. To understand the underlying mechanism from a microscopic viewpoint, we theoretically analyze a 2D, nested triangular lattice cell with pre-chosen elements containing negative stiffness to demonstrate anomalies in overall stiffness and damping. Combining with current knowledge from continuum models, based on the composite theory, such as the Voigt, Reuss, and Hashin-Shtrikman model, we further explore the stability of the system with Lyapunov's indirect stability theorem. The evolution of the microstructure in terms of the discrete system is discussed. A potential application of the results presented here is to develop special thin films with unusual in-plane mechanical properties.     

Interfacial friction damping characteristics in MWNT-filled polycarbonate composites

The effects of strain, temperature, test frequency, and multi-walled nanotube (MWNT) weight percentage on the interfacial sliding at the tube-polymer interfaces were investigated by dynamic mechanical tests. The storage modulus first increased slightly then reached a plateau and finally decreased sharply with further increasing strain (temperature, frequency) amplitude. Moreover, the changing of the storage modulus of the nanocomposite lagged the loss modulus as a function of strain (temperature, frequency). Furthermore, with the increase of MWNT weight percentage interfacial slip was activated at relative smaller strain, lower temperature, or lower frequency. The possible influence of polymer wrapping carbon nanotubes in the interfacial area on interfacial friction was introduced.     

齿轮传动系统的非线性冲击动力学行为分析

主要研究在考虑时变刚度和摩擦时,轮齿间隙及载荷参数对齿轮系统冲击动力学响应的影响,首次研究了齿轮传动非线性动力学的脱啮冲击、周期解的形成过程及对应的非光滑系统冲击中出现的切分岔行为。含时变参数系统的解析求解非常困难,本文根据间隙函数,将相平面划分为三个区域并构建了与之相对应的Poincare映射,结合谐波平衡法及序列二次规划方法求得了区域 和 内的解,利用数值仿真的方法分析了载荷参数、初始条件等因素对齿轮冲击响应的影响,本文研究表明： 1)随着常量载荷 的增大,脱齿运行的时间减小,且啮合冲击的速度也逐渐减小,齿轮的运动也相对平稳,同时出现切分岔的初始速度的绝对值迅速增大;2) 随着载荷波动分量 的增大,脱齿运行的时间减小,但是啮合冲击的速度也相应的有所增大,轮齿间冲击的冲击比较剧烈&;#61472;。     

考虑裂纹表面摩擦阻尼的振动疲劳裂纹扩展分析

以含表面裂纹悬臂梁为研究对象,研究了裂纹面摩擦效应对裂纹疲劳扩展的影响。分析时,用双线性弹簧描述裂纹呼吸行为,用Galerkin方法把呼吸裂纹梁简化为单自由度系统,基于Coulomb摩擦模型和能量耗散理论推导了摩擦阻尼损耗因子,运用广义的Forman方程模拟疲劳裂纹扩展,通过振动分析与裂纹扩展计算同步进行的方法考虑振动与疲劳的耦合效应,探讨了摩擦阻尼对裂纹梁疲劳裂纹扩展寿命的影响。结论表明,摩擦阻尼损耗因子随裂纹扩展呈单调递增趋势,摩擦阻尼对振动疲劳裂纹扩展的影响不容忽视     

基于新型自复位摩擦耗能支撑的RC框架结构地震残余变形控制

基于Cu-Al-Be合金丝,研制了一种新型自复位摩擦耗能支撑,通过试验研究了该支撑的滞回性能,并利用OpenSEES平台建立了分析模型,将其应用于RC框架结构的地震残余变形控制。结果表明:摩擦力越大,该支撑耗能性能越好,但相应会增大残余位移;利用OpenSEES分析模型计算的滞回曲线与试验曲线吻合较好,表明所建立的分析模型具有良好的计算精度;在RC框架结构地震残余位移较大处布置该支撑,能够经济有效地控制结构整体的残余位移。