基于位移和能量输入双控机制的惯容减振系统力学性能研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhoucun7
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
减小结构的地震波能量输入及增加结构耗能能力是控制结构动力响应的有效方式。近年来一种被称为惯容元件的新力学元件引起了人们的关注,通过惯容元件、弹簧元件和阻尼元件的不同连接方式组成的惯容减振体系被广泛研究。然而,针对不同的建筑结构选择合适的惯容减振体系以充分发挥惯容元件的优势仍是目前土木工程领域亟待解决的问题之一。本文提出了一种具备高效位移和地震波能量输入双重控制功能的新惯容减振体系(Dual function inerter system,DFIS)。DFIS由一个可减小地震能量输入的外惯容元件及增强结构体系耗能能力的TVMD(tuned viscous mass damper)元件共同组成。本文首先推导了反映DFIS位移控制效果与阻尼增效机制的结构体系振动控制方程。其次,为分析DFIS对结构体系的地震波能量输入控制效果,推导了附加DFIS的单自由度结构与无控单自由度结构的地震波能量输入比公式。为充分利用DFIS的高效位移和地震波能量输入控制功能,本文提出了以结构减振需求为导向的DFIS惯质比、刚度比和阻尼比等参数优化设计方法。通过对无控单自由度结构、附加IDS(inerter dashpot system)的单自由度结构、附加TVMD的单自由度结构和附加DFIS的单自由度结构在白噪声和EL-Centro地震波作用下的动力响应分析,验证了DFIS的优点及所提出的参数优化设计方法的有效性。计算结果表明DFIS的外惯容元件部分与TVMD部分在地震作用下起到不同的作用,外惯容元件部分的功能是降低地震波能量输入,TVMD部分的功能是高效消耗地震波输入上部结构的能量从而降低主体结构的位移响应。相比TVMD,DFIS能降低地震波能量输入从而使主体结构所需要消耗的能量更小;相比IDS,DFIS能通过其阻尼增效机制高效的消耗地震波输入到主体结构的能量。最后,本文分析了附加DFIS的单自由度非线性结构体系的动力响应。计算结果表明,在考虑主结构非线性时DFIS仍能有效降低主结构的位移响应和速度响应。
其他文献
钢筋混凝土结构的刚度表示结构受到外力时抵抗变形的能力,是反映结构正常使用性能和安全状态的重要参数。因此,开展钢筋混凝土结构刚度监测方法研究对保障结构安全具有重要意义。而压电陶瓷凭借其高灵敏度、安装简单、成本较低的优点,已被应用于结构健康监测领域。本文依托国家重点研发计划“结构性能指标智能传感原理与方法”(2021YFF0501001),将铜基压电片应用到钢筋混凝土梁和分块预制装配式管廊横向接头的抗
学位
近年来,随着生产工艺的进步和钢结构体系的进一步发展,屈服强度高于460MPa的高强度钢材开始逐渐应用于钢结构体系中。梁柱节点作为钢结构体系中的重要组成部分,其性能直接影响整个结构体系的安全性和可靠性。基于组件法,梁柱节点的受力性能与T形件的受力性能密切相关。但是,目前针对高强钢T形件,尤其是滞回性能的研究还比较少,阻碍了高强钢钢结构体系的进一步发展。因此,对高强钢T形件的滞回性能进行研究是十分必要
学位
激光焊接作为一种新型的钢构件节点连接方式,在焊接强度、加工精度、热影响区大小方面与传统焊接技术(例如TIG,MIG和点焊)相比优势显著,在高端制造业领域已被广泛应用。激光焊接会在钢构件中留下自平衡的残余应力场,并在后续循环荷载作用下逐渐演化,其复杂的本构响应会影响焊接构件的疲劳性能。研究焊接残余应力松弛与非比例加载特性,对结构的整体安全性能评估及维护都具有重要意义。316L奥氏体不锈钢具有耐腐蚀性
学位
建筑业作为我国社会经济发展的支柱产业,在高速发展的同时,也催生出了诸如工程质量安全事故、违法发包、工程款拖欠等社会问题,关于施工合同纠纷的案件数量大幅上涨。在进行诉讼前,案件诉讼当事人需要查找案件的适用法条,了解面临的法律问题和法律规定,从而为案件的诉讼提供法律依据。实际操作中,案件诉讼当事人往往选择咨询法律专家(如律师)或选择通过法律搜索系统来查找案件的相关法条。法律咨询十分昂贵,自动法律检索系
学位
超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,简称UHPC)作为一种具有优异的力学性能和耐久性的新型建筑材料,与其相关的研究和工程应用引起了广泛关注。因其超高强度特性,在相同受力情况下,UHPC梁所需截面面积相较普通钢筋混凝土梁显著减小,因此,UHPC梁通常采用工字形截面或箱形截面。而薄壁UHPC梁因大跨度和小截面,可能发生整体失稳,目前关于薄壁UHPC梁失稳破坏
学位
在桥梁结构的施工和运营过程中,由于桥梁结构的上部荷载过重、地基不稳定等因素,桥梁基础会产生不均匀沉降,进而造成桥梁上部结构的安全隐患。为解决上述问题,桥梁结构常用可调高支座代替普通桥梁支座,通过调节支座高度来补偿地基沉降导致的高差。本文针对当前可调高支座存在的调高行程较小、需要额外顶梁装置等问题,研究了一种液压顶升-螺纹协同调高支座,该调高支座通过支座内部的液压顶升装置和螺纹副对支座高度进行上下无
学位
近年来伴随着我国交通产业的发展,大型桥梁不断兴建,沉井基础因其耐水性好,承载力强等诸多优点,成为大型桥梁最常见的基础形式。然而随着沉井体量不断增长,其施工的环境条件日益复杂,面临的风险越来越大。为了保证沉井的顺利下沉,减少各类事故的发生,本文基于建筑信息模型(BIM)技术、机器学习算法以及有限元数值模拟方法,构建的大型沉井参数化控制理论框架,结合典型实际案例对沉井下沉施工全过程进行参数化分析和控制
学位
结构健康监测通过对荷载进行监控,测量结构响应信息,诊断结构安全,是保障结构安全的基础。计算机视觉技术通过提取图像特征,实现结构荷载与响应监测,具有低成本、高精度、易维护的优势。本文基于国家优秀青年科学基金“土木工程损伤识别”(51922046),湖北省自然科学基金“超高层建筑建设与运营一体化健康监测与安全诊断”(2020CFA047),建立了基于计算机视觉的重车荷载、日照温度荷载以及结构位移响应的
学位
时域谱单元法结合了谱方法的高阶收敛性和有限元法易于适应复杂几何区域的特性,不仅计算效率和计算精度高,而且同样具有复杂几何区域适应性。目前,时域谱单元法在实际土木结构动力分析中的研究较少,少量用于土木结构的研究也多是针对矩形截面,对非矩形截面和半刚性连接的实际钢结构的研究还很少。本文通过理论推导、程序编制和数值分析等手段,对时域谱单元法在钢结构动力分析中的应用进行了较为系统的研究,主要研究内容如下:
学位
钢筋桁架混凝土叠合楼板是目前我国工程中最常用的装配式楼板。在我国部分省市已开始推广使用50mm厚的预制底板,并将其应用到密拼式钢筋桁架混凝土叠合板中。相较于工程中常用的底板厚度为60mm的后浇带式钢筋桁架混凝土叠合板,50mm厚的预制底板在施工短暂设计状况下更容易出现裂缝,且密拼式叠合板由于板内密拼拼缝及钢筋桁架的存在,导致其长、短向刚度产生变化,学术界对其能否按整浇板计算双向跨中弯矩的问题上尚存
学位