装备SMA耗能阻尼器的框架结构动力响应分析

首先确立了SMA耗能阻尼器的力学模型,以Brinson本构关系为理论依据,基于热力学第一定律建立了耗能阻尼器的热力学非线性方程;然后,建立了在耗能阻尼器作用下的框架结构动力学非线性平衡方程及其求解方法;最后,利用所编制的仿真软件分别对耗能阻尼器的阻尼特性和框架结构的动力响应进行了实例仿真模拟.结果表明,SMA耗能阻尼器具有明显的阻尼特性;对于结构在地震作用下的动力响应具有显著的抑制效果;仿真结果与其他学者的试验结果吻合较好.     

新型磁流变液体阻尼器的设计

提出一种用于流体传动系统的磁流变液流动式阻尼器的设计方案,采用阻尼缸和阻尼阀并联的结构形式,阻尼阀长度不受系统气缸行程的限制.阻尼阀采用双线圈磁路设计,相对于普通阻尼器而言,该流动式阻尼器减少了导磁轴的横截面积,降低了漏磁的影响,具有体积小和结构紧凑的特点.实验结果表明该阻尼器用于实时气动伺服系统中能够实现系统的精确定位,其实时控制的稳定性、精确性、可靠性和快速响应性都有较大提高.     

基于IDA的铅黏弹性阻尼减震结构地震易损性研究

为系统评估铅黏弹性阻尼器（Lead Viscoelastic Damper,LVD）减震设计钢筋混凝土框架结构的抗震性能,设计了8度（0.2g）地区的一栋6层钢筋混凝土抗震框架结构（Reinforced Concrete Frame,RCF）和铅黏弹性阻尼减震框架结构（LVD-damped Frame,LVDF）。使用OpenSees软件建立了RCF结构和LVDF结构的弹塑性分析模型,采用ATC-63推荐的22条远场地震动对RCF和LVDF进行增量动力分析,基于增量动力分析结果对其进行概率地震需求分析和地震易损性分析,定量评估了RCF结构和LVDF结构超越各损伤状态的概率。研究表明：铅黏弹性阻尼器可以有效控制结构地震动响应,使同一地震作用下LVDF结构的地震动响应小于RCF结构;由概率地震需求分析结果可知,铅黏弹性阻尼器可以降低因地震动特性差异导致的结构动力分析结果的离散性;由地震易损性分析结果可知,LVDF结构在不同损伤状态下的超越概率均低于RCF结构,表明铅黏弹性阻尼器可以显著降低结构的损伤,提高结构的抗震性能。     

拉索减振阻尼器的性能试验研究

工程中普遍采用技术较为成熟的油阻尼器抑制斜拉桥拉索的面内及面外振动.在目前的技术水平条件下,试验仍然是评价阻尼器性能的主要手段.本文进行了双阻尼器及其实索固定装置组合系统足尺试验研究,其目的是为评估阻尼器安装在实桥上时的阻尼性能,主要是连接件缝隙等因素对阻尼性能的影响.其中拉索是用钢管模拟,并与作用器连接,以施加该阻尼器所适用拉索的自振频率及振幅范围内的正弦荷载.通过记录激振位移和阻尼力时程,以计算评估阻尼效果所需的等效阻尼系数.试验结果表明:阻尼器在实际安装状况下具有较好的阻尼性能,且都具有非线性特性.     

磁流变阻尼器被动隔震振动台试验研究

目的检验磁流变阻尼器应用于结构被动隔震控制下的减震效果．方法对1：4缩尺比例的结构模型进行橡胶垫与磁流变阻尼器联合控制下的振动台试验，试验采用对磁流变阻尼器施加零电压和最大电压控制。来模拟结构在阻尼器被动摩擦阻尼和被动粘滞阻尼两种控制方式下。隔震上部结构和隔震层的的动力响应．结果应用磁流变阻尼器对结构进行的两种被动控制，均能起到很好的减震效果．其中被动摩擦控制可对隔震结构在大震下的隔震层位移起到限位作用；被动粘滞阻尼控制可对隔震结构小震下上部结构的加速度反应进行很好的控制．结论采用橡胶垫联合磁流变阻尼器对结构进行被动隔震控制，控制方法简便易行，控制效果良好．     

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。     

磁流变阻尼器结构改进设计与性能研究

为了研究新型可控流体磁流变液的特性,以及利用磁流变液为流体的阻尼器的阻尼特性。讨论了描述磁流变液的流变模型,即在分析现有磁流变阻尼器结构的基础上,提出了一种改进的阻尼器结构,并对改进结构进行了性能测试．测试结果表明：Herschel-Bulley模型能更好地描述磁流变液的力一速度特性;改进结构的磁流变阻尼器,可使阻尼特性得到提高;在三角波激励情况下,当速度较大时磁流变液存在剪切稀化现象;在正弦波激励情况下,磁流变液存在非线性迟滞现象．     

多跨长联连续梁桥粘滞阻尼器参数敏感性分析

为从有利于减小固定墩地震响应的角度探讨适用于多跨长联连续梁桥的减震措施,以韩江大桥主桥(55+4×90+55)m为工程背景,研究了粘滞阻尼器对该桥抗震性能的影响。基于有限元软件ANSYS建立了全桥动力分析模型;采用Maxwell模型模拟粘滞阻尼器的力学行为;选取3条50年超越概率为2.5%的人工地震波作为地震动输入,并利用非线性动力时程分析方法,对粘滞阻尼器的力学参数速度指数α和阻尼系数C进行了参数敏感性分析;最后,将分析结果与未设置粘滞阻尼器模型的地震响应进行对比分析。分析结果表明:粘滞阻尼器在地震作用下形成了饱满、封闭的滞回环,该滞回环形状规则且包络面积较大,耗能效果良好;固定墩墩底内力和墩顶位移随着阻尼系数的增加而减小,随着速度指数的增加而增大;综合考虑粘滞阻尼器的减震效果,建议本桥粘滞阻尼器力学参数为:速度指数α取0.4,阻尼系数C取4 000 kN/(m?s-1)0.4;与未采用粘滞阻尼器模型相比,固定墩墩底弯矩和剪力平均减震率分别为44.35%、42.52%。固定墩承受的总体水平地震荷载也降低了25%左右,并且所有桥墩承担水平地震荷载也更加均匀,所有桥墩受力更加合理。此外,还防止或减轻了上部结构顺桥向之间的碰撞以及避免了落梁震害的发生。     

一种双楔块低副单向超越离合器

提出了一种新型超越离合器———双楔块式低副单向超越离合器.对该超越离合器的结构及工作原理进行了分析说明;对其主要性能如:自锁条件、强度条件、溜滑角、效率等给出相应的理论计算公式,为该超越离合器的设计提供了理论依据.并通过试验证明了理论设计计算公式是正确性,同时也证明了该超越离合器所传递的转矩得到了很大提高,并且具有磨损小、寿命长和抗冲击能力强等优点.     

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.     

A Novel Shear Mode MR Damper and Its Mechanical Performance

一种新型剪切模式磁流变阻尼器及其机械性能

金京设^1,2,陈照波¹,张洋¹,金仁哲²

（1.哈尔滨工业大学机电工程学院,2.朝鲜, 金策工业综合大学）

创新点说明：

本文的创新之处是提出一种新型的剪切模式磁流变阻尼器,其特点是结构简单、磁流变液的需求量极少,液体注入方便。此外,将螺旋槽式结构应用于所提出的新型剪切阻尼器MR阻尼器,改善了磁流变阻尼器的机械性能。

研究目的：

提出一种可应用于振动控制系统的线性剪切模型磁流变阻尼器,改善磁流变阻尼器的机械性能。

研究方法：

描述了剪切模式磁流变阻尼器的结构设计方法。基于宾汉塑性模型建立其动态模型,并使用ANSYS / Emag软件通过有限元法模拟其阻尼特性。搭建了实验系统来测试所提出的剪切模式磁流变阻尼器的机械性能。实验系统由磁流变阻尼器、液压伺服试验机、LVDT位移传感器、拉压力力传感器、电源、信号调理装置和数据采集系统组成。

结果：

1）新型磁流变阻尼器工作时只需要少量的磁流变液,不需要气室和隔膜,可以避免由补偿体积引起的不必要的阻尼力。

2）将Bingham塑性模型应用于所提出的磁流变阻尼器,推导出了阻尼器的最佳设计参数。通过仿真模拟和实验测试研究了其机械性能,实验结果与模拟结果吻合良好。

3）为改善磁流变阻尼器的机械性能,使用螺旋槽式结构来增加磁流变液和阻尼通道界面之间的摩擦,提高了阻尼器的最大阻尼出力。随着磁通密度的增加,螺旋槽的影响更加显著,最大阻尼力的增长率可达到20％以上。

4）由螺旋槽引起的附加扭矩可以使活塞和磁芯之间发生相对旋转运动,从而增加阻尼器中磁流变液的回流,可以解决磁流变液的沉降和出现气泡的问题。

结论：

所提出的磁流变阻尼器的特征是具有螺旋槽的活塞,只需要少量的磁流变液,没有气室或隔膜,因而不会产生由气体压缩引起的不必要的阻尼力。基于对磁流变阻尼器进行流变特性的机械性能评估,开发了带有特定的螺旋槽式结构的阻尼器活塞。并且,通过数值模拟和实验测试,分析了具有螺旋槽活塞的磁流变阻尼器的机械性能。结果表明,螺旋槽可以增加活塞表面的摩擦系数,提高阻尼器的最大阻尼出力而且不会减小其阻尼系数。另外,可以通过适当地调节螺旋角度来增加磁流变液的回流,从而避免磁流变液的沉降问题。

关键词：剪切模式磁流变阻尼器;少量磁流变液;摩擦系数;阻尼系数

     

磁流体-泡沫金属阻尼器减振性能的研究

基于磁流体的性质随磁场强度变化及泡沫金属孔隙微小、均匀等特点,将磁流体与泡沫金属两种材料结合,提出了一种新型磁流体阻尼器.建立了新型磁流体阻尼器的阻尼力模型及其减振系统的非线性数学模型.通过实验验证了磁流体阻尼器的减振性能.结果表明,提出的非线性模型能较为准确地反映新型磁流体阻尼器的阻尼力特性和减振特性;在一定参数范围内,该磁流体阻尼器能满足振动系统对不同阻尼的要求.     

Autoregressive trispectrum and its slices analysis of magnetorheological damping device

A combined magnetorheological damper combined with rubber spring and magnetorheological damper is addressed.This type of damping device has inherited the merits of rubber spring and the magnetorheological damper.The test damping device is made up of combined magnetorheological damper,amplitude controller,signal collecting device,computer software for dynamic analysis,etc.When a zeromean and non-Gaussian white noise interfere with the device,a time series autoregressive(AR) model is conducted by using the sampled experimental data.Trispectrum and its slices analysis are emerging as a new powerful technique in signal processing,which is put forward for investigating the dynamic characteristics of the magnetorheological vibrant device.The present of trispectrum and its slices analysis change with the variation of controllable working magnetic field of the damper correspondingly.It is indicated that AR trispectrum and its slices analysis methods are feasible and effective for investigation of magnetorheological vibrant device.     

车辆半主动隔振系统减振分析

履带车辆半主动悬挂是车辆悬挂系统的发展方向，磁流变可控阻尼器的出现，使车辆悬挂系统实时阻尼控制成为车辆减振的有效方式．基于磁流变体本构关系的Bingham模型，在对自行研制的双出杆剪切阀式磁流变减振器进行实验研究的基础上，对影响磁流变减振器阻尼力的各种因素进行了综合分析．将半主动悬挂系统看成是一个智能材料与结构，其中驱动元件采用磁流变阻尼器，并通过传感元件采集振动信息，依靠信息处理单元对采集到的信息进行分析、处理，进而实时改变磁流变阻尼器的阻尼力，使悬挂系统的工作性能得到改善．建立了四自由度车辆悬挂系统的动力学模型，并应用非线性随机振动理论，在对模型输入进行过滤白噪声简化的基础上。探讨了用FPK法解方程的可能途径．     

两种剪切型拉索减振器的振动试验

利用DASYLab5.0系列软件平台,对高阻尼橡胶阻尼器和黏性剪切型阻尼器进行拉索-阻尼器系统振动试验,分析比较了两者的减振特性。试验结果表明:安装高阻尼橡胶剪切型阻尼器后拉索阻尼有了很大提高,能达到制振要求;黏性剪切型阻尼器制振效果更为突出。     

旋转式磁流变阻尼器用于卷料张力模糊控制

为减小收、放卷料时的张力波动,提出用一种新型旋转式磁流变阻尼器作为控制元件的解决方案.确定了该阻尼器的结构,建立了阻尼器的阻尼力矩模型.模型仿真表明:阻尼力矩随电流增大呈指数规律增加,电流较小时近似为线性关系,而在电流大于5A时饱和;阻尼力矩与转轴角速度成正比.提出采用模糊逻辑方法对阻尼器的阻尼力矩进行控制,从而控制张力波动.确定了相应的模糊输入和输出变量,得出模糊控制规则.仿真结果表明:旋转式磁流变阻尼器应用于张力的模糊控制,能够降低张力波动的幅值.     

汽车模型电磁阻尼器阻尼力特性控制

本文在分析电磁阻尼器与液力阻尼器工作特性之间差异的基础上,介绍了一种由单板机控制的电磁阻尼器系统,它能模拟车用液力阻尼器的多种非线性工作特性。这种获得非线性阻尼力的方法,也可以应用于其他需要实现非线性阻尼力的实验装置上。     

内置挡板调谐液体阻尼器对高层结构的地震反应控制研究

提出一种新型调谐液体阻尼器——内置横向挡板的调谐液体阻尼器（TLDEB）。通过在普通调谐液体阻尼器（TLD）装置中设置横向挡板,使液体绕流时产生附加阻尼来增强其耗能作用,以改善TLD对高层建筑的减振效果。结合经典势流理论以及能量耗散原理推导了TLDEB的等效位移、附加阻尼比,并对其进行了等效线性化。以某实际高层建筑结构作为算例,通过对地面随机激励和地震波激励的数值仿真来验证TLDEB的减振效果。结果表明：TLDEB可有效地增大结构阻尼,具有比普通TLD更优良的减振控制效果。     

库仑阻尼器的基本制振特性

本文给出库仑阻尼振动的一般解，并得出表示库仑阻尼器衰减效果的基本关系式。由此可以在工程应用中方便地选择库仑阻尼器的基本参数。     

垂直振系冲击消振器双面冲击消振理论

冲击消振器是一类结构简单,应用较广的消振装置.迄今对广泛存在的垂直主振系,还没有一个较为实用的冲击消振理论.本文基于单自由度主振系冲击消振后仍作近似谐振动的条件,提出了一个冲击消振理论.该理论可较方便地用于消振振幅及消振器冲击体质量、冲程的计算.通过一个示例说明了该理论的应用,得到消振器设计的一些原则.