黏弹性材料等效分数阶微观结构标准线性固体模型

从黏弹性材料微观链结构出发,以橡胶基黏弹性材料超弹性理论分子网链高斯(Gauss)统计模型和黏滞流动理论为基础,研究黏弹性材料的微观结构、填料等对黏弹性性能的影响.用温频等效原理描述温度对黏弹性材料力学性能的影响,建立了可以有效描述黏弹性材料耗能特性的等效分数阶微观结构标准线性固体模型.采用动态热机械分析仪(DMA)对高聚物黏弹性材料力学性能、耗能能力进行测试.试验表明:在低温区域,储能模量较大,随着温度的升高,储能模量下降显著;能量损耗因子在高温和低温区域数值较小,在玻璃化转变温度附近数值较高.根据测试数据对所提等效分数阶微观结构标准线性固体模型进行验证,该力学模型能够较好地描述黏弹性材料储能模量和能量损耗因子随温度的变化趋势.用9050A和ZN22黏弹性材料对模型的有效性进一步验证,结果表明:9050A和ZN22黏弹性材料具有较好的耗能能力,所提出的等效分数阶微观结构标准线性固体模型能够准确地描述微观结构和填料对黏弹性材料宏观性能的影响,能够准确地描述黏弹性材料在不同温度和频率下的动态力学性能.     

基于分子动力学模拟的天然橡胶黏弹性材料力学行为

以天然橡胶为例,采用分子动力学模拟方法,研究了单轴拉伸条件下材料分子链聚合度参数p、环境温度T和加载率R对黏弹性材料力学性能的影响.结果 表明,材料应力随分子链聚合度和加载率的增加而增加,随温度的升高而降低,低温高频下材料呈现出塑性特点.在R=108 s-1,T=250 K的条件下,p=20,40时,材料应力峰值分别为...     

精密平台混合隔减振系统的分析及优化

为了改善精密平台的工作性能,减小台体在宽频环境激励作用下的动力响应,设计了一种基于磁流变阻尼器的混合隔减振系统.首先建立了该隔减振系统的7自由度动力学仿真模型,动力学分析结果表明,该隔减振系统可以在较宽的频域范围控制台体的动力响应.然后,在分析隔减振系统各参数对隔减振效果的灵敏度基础上,采用遗传算法优化其中灵敏度较大的参数,使得该隔减振系统可以达到既定的控制指标.优化分析结果表明,优化后的混合隔减振系统不仅将台体的位移响应控制在限制条件范围内,还能有效减小台体的加速度响应.当频域大于50 Hz时,台体加速度响应控制效果明显;当频率小于50 Hz时,控制效果稍差.     

精密平台抗冲击控制优化分析

针对精密平台的稳定问题,采用三自由度的平台简化模型,并利用磁流变阻尼器(MRD)对平台结构进行了智能振动控制。针对精密平台的高性能要求,在等效方差率的基础上提出了相应的目标函数,采用MATLAB编程和遗传算法对在冲击激励下的精密平台进行优化数值分析。优化效果表明:在冲击激励下,基于等效方差率指标是可行的;其效果明显优于方差指标,完全可以取代变异系数进行平稳性能评估。     

基于能量原理和Kalman滤波器的实时模型修正策略

为了实时监测结构的安全状态,提出了一种计算速度快、易收敛的模型修正策略.首先通过计算瞬时能量来建立结构单元刚度和结构响应之间的关系;然后,将结构瞬时能量代入Kalman滤波器中,根据每一时间步能量预测值和实际测量值的差异进行修正,得到结构的真实刚度;最后,以美国地震工程模拟中心数据库(NEES)中的美国某州际公路指示牌支撑桁架为例进行数值验证,结果表明:无噪声干扰情况下,刚度发生20%,40%,60%,80%损伤的杆件和未发生损伤的杆件均能在0.4 s内从初始刚度收敛到各自的真实刚度;在5%随机噪声干扰下,利用该策略修正得到的刚度误差均小于12%;每一时间步所消耗的CPU时间远小于采样周期.因此,利用能量原理和Kalman滤波器能够快速有效地对未知刚度的结构进行实时模型修正.     

金属阻尼器的试验研究与应用

能量耗散是减少建筑结构或构件在地震中损伤和破坏的关键,应用金属阻尼器是耗散地震能量的重要手段之一。金属阻尼器主要是利用金属进入弹塑性屈服状态产生滞回进行耗能,具有造价低廉,耗能能力稳定的优点。在重点介绍目前几种被广泛应用的金属阻尼器的基础上,阐述了其工作原理、构造要求和工程应用情况。其中,对铅挤压阻尼进行了设计和制作,并对其进行了力学性能测试,测试结果显示:铅挤压阻尼器力-位移曲线接近矩形,符合"库伦摩擦"的特点;力-速度曲线接近双"S"形,阻尼器耗能能力较强且性能稳定。最后,提出今后金属阻尼器的发展方向和需要进一步解决的问题。     

多维地震下大跨网格结构倒塌分析与抗倒塌措施

为了研究大跨网架结构的倒塌模式并寻求有效的抗倒塌方法,以显式动力分析方法为基础,模拟了地震下网架结构的倒塌全过程.从倒塌过程归纳出水平地震作用下网架的倒塌模式以强度破坏为主,竖向地震作用下网架的倒塌模式以动力失稳破坏为主.对比了普通网架、加入普通橡胶隔震支座网架和加入多维隔减震支座网架在强震下的倒塌过程.结果表明,普通网架在5.12s时倒塌,加入普通橡胶隔震支座网架虽未倒塌,但中部凹陷1.01 m,加入多维隔减震支座网架没有发生明显破坏,所以多维隔减震装置能有效地提高网架在强震下的抗倒塌能力.     

带高耗能黏弹性阻尼器腋撑RC框架结构抗震性能

为研究高耗能黏弹性阻尼器腋撑对RC框架结构抗震性能的影响,基于已有普通框架试验和高耗能黏弹性阻尼器精细力学模型,对普通RC框架结构和带高耗能黏弹性阻尼器腋撑RC框架结构进行了宽频大幅值水平正弦稳态激励荷载作用下的抗震性能数值模拟分析.对比研究了2类框架的滞回性能、骨架曲线、刚度退化、耗能能力、附加阻尼比、关键部位点钢筋应变规律等.研究结果表明:加设高耗能黏弹性阻尼器腋撑RC框架结构的耗能能力、承载力、侧向刚度及附加阻尼比大幅度提高,对结构承载力退化和刚度退化的抑制效果显著;激励频率对2类结构大位移幅值的滞回特性以及钢筋处于弹性阶段应变的影响不大,而对中小位移幅值的滞回特性以及钢筋处于塑性阶段应变的影响较大;加设高耗能黏弹性阻尼器腋撑改变了框架结构的受力模式,大幅度减小了梁柱节点区的受力,有效地保护了梁柱节点.     

微重力下Stewart平台的主动减振系统研究分析

Stewart平台是一种并联减振机构,因其具有承载能力强、刚度大、结构稳定、精度高等优点,广泛应用于航天航空和精密仪器领域。采用Cubic构型Stewart平台并对压电陶瓷的力一位移关系线性化后,可简化成单自由度的线性主动控制系统,对六自由度的Stewart平台分散控制,在随机平稳白噪声的激励下考虑时滞影响,并对其解耦后的Stewart平台进行LQR数值分析,用Adams预测公式进行时滞补偿。分析结果表明：Stewart平台具有较好的减振性能,能有效减小平台在微重力干扰下引起的位移反应;时滞因素会降低LOR的控制作用;可通过Adams预测公式对时滞影响进行较好地补偿。     

考虑空隙率修正的铅挤压阻尼器刚塑性模型

研究了铅挤压阻尼器中铅的受力特点,考虑灌铅过程中可能引起阻尼器内部出现的空隙对铅挤压阻尼器滞回曲线的影响,修正了刚塑性模型.使用Deform3D建立了铅挤压阻尼器的有限元模型,在考虑4种不同空隙率条件下,模拟了2种位移幅值的滞回曲线.结果表明：空隙对铅挤压阻尼器挤压力的影响较小,但是对耗能能力的影响较大,由修正刚塑性模型计算得到的阻尼器耗能能力更加合理.