新型压电变摩擦阻尼器的研发与性能试验

本文采用商用标准件叠层压电驱动器和圆形摩擦盘,研发了能提供水平任一方向可调摩擦阻尼力的新型压电变摩擦阻尼器,能与圆形隔震垫协同工作复合而成智能隔震系统.文中首先提出了新型压电阻尼器的基本结构,制作了试验室比例的模型;其次针对压电驱动器变形在微米数量级的特点和约束钢架的刚度特性,提出了基于有限元分析的形状系数和可调正压力计算方法.并用约束钢架变形试验验证了有限元分析的正确性;最后通过阻尼器性能试验提出了连续型的阻尼力计算模型,一种适合于实际工程应用的摩擦阻尼力模型.提出的新型压电摩擦阻尼器构造简单,阻尼力调节方便,响应速度快,特别是便于进一步增大阻尼力调节倍数,能够较大地推动压电阻尼器实用化进程.     

摩擦与粘性流体耗能器串联体系动力分析

采用粘性屈服模型来模拟摩擦耗能器的力－速度关系，建立了摩擦与粘性流体耗能器串联耗能体系的动力分析方法．为考虑框架杆件和支撑材料的几何非线性，采用增量型Ｒｏｓｅｎｂｒｏｃｋ二级三阶半隐式Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法求解动力方程．比较了仅有摩擦耗能器体系与串联组合耗能体系的减振效果，分析了粘性流体耗能器参数对组合耗能体系减振效果的影响。     

钢屈服—摩擦复合耗能器的性能研究

本文提出了“综合利用不同耗能原理和机制来设计新型耗能器”的思想,研究开发了钢屈服－摩擦复合耗能器,并对其进行了性能试验和对比试验,考察了耗能器的工作性能和耗能性能。给出了耗能器的恢复力模型,研究结果表明,钢屈服－摩擦复合耗能器利用钢屈服滞回和摩擦两种机制耗能,具有稳定的工作性能,耗能能力强且可调节,构造简单,形状紧凑,体积小,造价低,制作与安装方便,是一种有广阔应用前景的新型耗能减震装置。     

压电-T型变摩擦阻尼器及其性能试验与分析

本文结合压电驱动器和T型摩擦阻尼器的特点，提出了压电-T型变摩擦阻尼器，并建立了阻尼器输入电压主动调节或按位移和速度相关调节的阻尼力模型。其次，设计制作了最大阻尼力450N、阻尼力可调倍数2.5～3倍的小比例模型压电-T型变摩擦阻尼器，进行了可调阻尼力性能试验，得到了输入电压主动调节和分别按位移和速度相关调节的阻尼力滞回曲线，试验结果与阻尼力模型分析结果吻合较好。此外，探讨了压电-T型变摩擦阻尼器的规格化设计，分别设计了最大阻尼力20kN和200kN、阻尼力可调倍数2的压电-T型变摩擦阻尼器参数。压电-T型变摩擦阻尼器构造简单、阻尼力调节方便、响应迅速，是一种性能优燎能阻尼器.     

摩擦耗能框架体系动力分析

采用粘性屈服模型来模拟摩擦耗能器的力－速度关系。建立了带有摩擦耗能器体系的动力分析8方法，采用增量型Rosenbrock二阶三阶半隐式Runge-Kutta法求解动力方程，得到了带有摩擦耗能器单层框架在正弦波激励下反应的解析解，并据此验证粘性屈服模型及求解动力方程算法的正确性，分析了摩擦耗能器的起滑力和支撑刚度对耗能减振效果的影响。     

摩擦与粘性流体耗能器串联体动力分析

采用粘性屈服模型来模拟摩耗能器的力－速度关系，建立了摩擦与粘性流体耗能器串联耗能体系的动力分析方法，为考虑框架杆件和支撑材料的几何非线性，采用增量型Rosenbrock二级三阶半隐式Runge-Kutta法求解动力方程，比较了仅有摩擦耗能器体系与串联组合耗能体系的减振效果，分析了粘性流体耗能器参数对组合耗能体系减振效果的影响。     

新型耗能(阻尼)减震器的开发与研究

本文阐述了耗能减震的概念和原理,提出了耗能减震器设计的新思想,研制开发了多种新型实用耗能（阻尼）减震器,并对其中的圆环耗能器、双环耗能器、架颈圆环耗能器、弹塑性－摩擦复合耗能器等进行了循环荷载试验,考察了耗能器代作性能和耗能性能,对已装与未装耗能减震器的钢筋混凝土框架模型进行了伪动力对比实验,进一步考察了耗能减震器的减震效果。在试验研究的基础上,地耗能（阻尼）减震结构体系的分析方法进行了研究,并编     

新型压电摩擦阻尼器力学性能及应用分析

为了使结构在地震过程中能有效地抗震耗能,提出了一种新型的半主动压电摩擦阻尼器。对压电陶瓷的电压-位移关系进行了理论和试验分析。详细介绍了新设计的压电摩擦阻尼器的构造和工作原理。测试和分析了压电摩擦阻尼器在不同预压力和不同工作压电陶瓷数量下的出力性能和阻尼器的摩擦系数。论述了适用于该阻尼器的模糊控制理论并建立了模糊控策略。最后基于所设计的压电摩擦阻尼器和所形成的模糊控制策略,利用MATLAB软件对一个拟进行振动台试验的输变电塔模型进行了模拟,得到了输变电塔模型在无阻尼器和有阻尼器两种情况下的顶层位移和加速度时程曲线,并对其进行了对比分析。结果表明,所研发的新型压电摩擦阻尼器具有良好的出力性能,使结构能有效地抗御地震灾害。     

拟粘滞摩擦耗能器的性能试验与分析

在分析粘滞耗能器的优缺点和Ｐａｌｌ摩擦耗能器构造特点的基础上,提出了拟粘滞摩擦耗能器,进行了拟粘滞摩擦耗能器的滞回特性试验和疲劳性能试验,试验结果表明,拟粘滞摩器基本实现了粘滞耗能器的主要力学特征：在试验结果的基础上建立了拟粘滞摩擦耗能器的恢复力模型。     

新型压电摩擦阻尼器的有限元分析及试验研究

利用压电陶瓷的压电效应,研发出一种基于半主动控制的新型压电摩擦阻尼器,介绍其构造和工作原理。建立新型压电摩擦阻尼器的ABAQUS有限元模型,得出阻尼器在不同工况下的滞回曲线,并进行其滞回性能试验,用试验值验证阻尼器有限元模型的相似性,两者得到的阻尼器摩擦力变化趋势相近;采用ANSYS建立安装有新型压电摩擦阻尼器的输变电塔模型,利用MATLAB计算输变电塔模型各层的加速度响应,验证新型压电摩擦阻尼器在实际结构中的摩擦耗能性能,为其工程应用提供理论依据。     

Pall型摩擦阻尼支撑内力计算方法

从Pall摩擦阻尼器四连杆机构的几何非线性变形特征出发，分析框架位移、支撑刚度、阻尼器摩擦力、阻尼器大小、支撑倾角、支撑屈曲力等对一种改进的Pall摩擦阻尼器-T形芯板摩擦阻尼器支撑的受力特点，拟合出可供设计人员使用的实用计算公式。     

可调滞回模型的磁流变阻尼器及其试验

本文在现在磁流变阴尼器性能研究的基础上，提出了可调滞回模型的磁流变阻尼器及其试验方法，并进行理论、试验及算例分析。首先，根据恒定电流下磁流变阻尼器的阻尼力滞力特性，利用磁流变材料特性的电流（即磁场）可控特点，建立了变电流下的阻尼力滞回模型；其次，在中通过电路板控制外加电流与装置变形间的函数关系，实现了变电流调节的阻尼力滞回模型；最后，将磁流变阻尼器与橡胶隔震装置结合，形成智能磁流变隔夺装置，并对一个单自由度隔震结构进行了数值仿真分析。     

Velocity adjustable TMD and numerical simulation of seismic performance

A new type of velocity adjustable tuned mass damper (TMD) consisting of impulse generators and clutches is presented. The force impulse is generated by a joining operation of electromagnets and springs and MR dampers are used as clutches. Rules for velocity adjustment are established according to the working mechanism of TMD. The analysis program is developed on a VB platform. Seismic response of SDOF structures with both passive TMD and velocity adjustable TMD are analyzed. The results show that (1) the control effectiveness of passive TMDs is usually unstable; (2) the control effectiveness of the proposed semi-active TMDs is much better than passive TMDs under typical seismic ground motions; and (3) unlike the passive TMD system, the proposed velocity adjustable TMDs exhibit good control effectiveness even when the primary structure performance becomes inelastic during severe earthquakes.     

三种阻尼减振结构抗震性能的对比分析

对设置两种新型摩擦阻尼器(T形芯板摩擦阻尼器和拟粘滞摩擦阻尼器)和粘滞阻尼器的单自由度结构及多层实际工程结构进行了时程分析研究。结果表明，一方面三种阻尼器都能有效地控制结构的反应，另一方面T形芯板摩擦阻尼器的位移控制效果略好于拟粘滞摩擦阻尼器，但是后者的加速度控制效果好于前者。     

Equivalent force control method for generalized real‐time substructure testing with implicit integration

This paper presents a new method, called the equivalent force control method, for solving the nonlinear equations of motion in a real‐time substructure test using an implicit time integration algorithm. The method replaces the numerical iteration in implicit integration with a force‐feedback control loop, while displacement control is retained to control the motion of an actuator. The method is formulated in such a way that it represents a unified approach that also encompasses the effective force test method. The accuracy and effectiveness of the method have been demonstrated with numerical simulations of real‐time substructure tests with physical substructures represented by spring and damper elements, respectively. The method has also been validated with actual tests in which a Magnetorheological damper was used as the physical substructure. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

MODULATED HOMOGENEOUS FRICTION: A SEMI-ACTIVE DAMPING STRATEGY

A control strategy for semi-active friction devices leading to efficient hysteretic dissipaters is proposed. The control algorithm makes the contact force between the sliding surfaces of the damper proportional to the absolute value of the prior local peak of the damper deformation. This control logic leads to a non-linear force–deformation relation that satisfies homogeneity of degree one; this means that, like in a linear viscoelastic damping model, when the deformation is scaled by a constant, the force results are scaled by the same constant. The closed-loop system shows rectangular hysteresis loops which enclose an area proportional to the square of the deformation of the damper. Some characteristics of the dynamic response of structures incorporating this type of semi-active damper are investigated. It is demonstrated that in the case of single-degree-of-freedom models, the period of vibration and decay ratio are independent of the amplitude of vibration. In the case of multi-degree-of-freedom models with this type of nonlinearity, the free-vibration response can exhibit natural modes of vibration. A linearization method is proposed and modelling tools for the delay associated with actuator dynamics and for the flexibility of the brace connecting the damper to the structure are presented. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

变间隙粘滞阻尼器的性能分析

基于半主动控制理论,本文提出一种新型的间隙式粘滞阻尼器。通过改变阻尼器缸体内径形成合理的阻尼通道间隙,使阻尼系数具有随位移改变而变化的特性。在幂律流体本构关系的基础上,建立了粘滞阻尼器的阻尼力计算模型。理论计算表明：新型间隙式阻尼器的减振性能显著优于常规间隙式阻尼器。     

逆变型磁流变阻尼器的实验和分析

磁流变液是一种性能优良的智能材料,用其制成的MR阻尼器是一种理想的半主动控制装置。本文提出了一种新型MR阻尼器——逆变型MR阻尼器,给出了逆变型MR阻尼器的设计方法,并设计了一个足尺的阀式逆变型MR阻尼器。实验证明逆变型MR阻尼器阻尼力可调,在电源失效或无电源时能够在大阻尼状态工作,这提高了半主动控制装置在地震中的使用安全性。逆变型MR阻尼器具有良好的可靠性、实用性和经济性。本文最后针对试验中阻尼器出力的可调范围比较小的问题给出了几种改进的思路。