压电套筒式拉压双向受力主动杆件设计及测试

压电堆具有体积小、频响快、能耗低以及集传感与驱动于一体等优点。结合二次驱动机械设计原理,开发了适应于结构振动控制的压电套筒式拉压双向受力主动杆件。本文介绍了主动杆件的设计方法及构成部件,并给出了详细的工作原理图,阐述了主动杆件为充分发挥压电堆良好受压性能而将拉力转化为压力的传力途径,并运用Hamilton原理,对主动杆件进行了有限元建模。通过对压电堆的性能测试,得到了压电堆的电压-位移输出关系以及动态性能曲线;通过对压电主动杆件的动力性能测试,得出压电主动杆件适宜于在20Hz～50Hz频段范围内工作;由驱动性能测试,得到了主动杆件的增益函数。本文结论可为进行结构抗振提供设计参考。     

砖石古塔模型振动台试验的离散元模拟分析

砖石古塔块体间黏结强度较低,受地震作用易产生裂缝后发生破坏,为研究砖石古塔在地震作用下开裂及裂缝发展机制,以玄奘塔1/8缩尺模型结构为对象,建立离散元模型,计算了地震波激励下结构的加速度及位移反应,与振动台试验结果进行对比,分析了塔体开裂破坏全过程。结果表明,数值计算所得结构的加速度及位移反应与振动台试验结果一致,当地震烈度较低时,两者顶层位移变化曲线基本一致;烈度提高后,塔体开裂导致结构动力响应的计算值与试验结果出现差异,但两者的变化规律相同。在地震波激励下,塔体首层先开裂,随地震烈度的提高延伸至中部塔层,块体第2层出现阶梯状错动,模型损伤过程与试验裂缝发展状况基本吻合。研究结果为砖石古塔地震损伤及破坏过程分析提供了参考。     

基于分离式建模的砖石古塔动力性能与响应分析

为研究砖石古塔的动力特性及地震响应机制，以渭南慧照寺塔为对象，采用块体-灰浆分区离散方法，分别建立刚性地基条件与考虑地基-结构相互作用条件下古塔的数值模型，计算比较了塔体的动力特性；并分别按9度小震、中震和大震输入El-Centro波、Taft波和兰州人工波，计算了结构的位移和加速度反应，与相互作用系统进行比较。结果表明，考虑土-结构相互作用后，古塔结构的一阶自振频率降低5.7%,二阶频率降低45%;El-Centro波和Taft波作用下，位移和加速度响应显著增大，大震作用时，与不考虑土-结构相互作用对比，主拉应力峰值显著增加，古塔从灰浆开裂发展为砖与灰浆同时开裂；兰州人工波作用下，考虑土-结构相互作用后，主拉应力和结构开裂变形反而降低。研究结果可为古塔抗震计算与性能评估提供参考。