新型负刚度减振装置设计与试验研究

发布时间：2020-08-15 17:57

【摘要】：工程结构在地震激励下会产生过大的振动响应从而导致结构破坏或坍塌这对人身财产安全构成了巨大威胁。为了更加有效地控制结构振动,本文基于负刚度理论,设计了一种新型负刚度减振装置。该负刚度减振装置将正负刚度弹簧并联在降低装置系统自振频率的同时又可保证结构承载能力不降低。通过装置受力所产生的形变对其进行力学分析可获得力与位移函数表达式,将其无量纲化处理并对位移进行求导,从而找出平衡位置时系统的零刚度条件,进而确定装置构件的关键参数。对参数优化的负刚度减振装置进行地震模拟振动台试验和数值模拟分析,通过试验实测与数值模拟的对比结果来验证装置的可行性与有效性。从试验结果与数值模拟结果来看,模型结构的加速度响应与位移响应在安装新型负刚度减振装置后均能得到有效控制且减振效果显著。论文研究重点分为以下几方面内容:(1)阐述了论文研究的背景及意义,在结构减震控制技术综述的基础上介绍负刚度机构的提出背景及其研究应用现状。(2)详细说明了新型负刚度减振装置的具体构造,并在装置力学分析后将其相关构件参数进行优化处理。(3)对模型结构进行地震模拟振动台试验。通过对比分析纯框架与安装负刚度减振装置的框架结构的试验结果来衡量减振装置的减振效果。(4)对振动台试验模型进行数值模拟分析,并将数值模拟结果与试验实测结果对比分析验证模型结构的准确性。(5)总结论文研究的内容,并提出了装置在实际工程中应用存在的问题。
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU352.1
【图文】：

震灾,类社会,类生命,人工振动

结构振动[1]普遍存在于日常生活，通常分为自然振动和人工振动两类。自然振地震、风振等为代表往往会对人类社会造成重大灾难具有不可预知性，而人工振工业生产、人工爆破、交通通行等领域较为常见，对人类社会生活危害不大通常知。地震[2]作为一种突发性、偶然性的自然灾害给人类生活带来极大困扰，尤其速发展的今天，为了满足人类物质文化需求国家正大兴土木。突发性地震给日益的建筑业带来潜在威胁，也深重影响着人类生命财产安全。图 1-1 为近 10 年来全球各地对人类生命财产造成威胁的主要地震示例：2008 年中国汶川县 8.0 级地震 2010 年智利 8.8 级地震

三维图,减振

第二章负刚度模型的建立与分析。该负刚度减振装置由箱型截面钢管（1-1）性杆（3-3）、两片刚性斜撑以及三根不同特簧的初始状态为自由状态。正刚度弹簧与负、K1，BC 段是装置中三角杆的水平杆，其长竖直杆，其长度为分别为 L1，L2，三角形竖的连接形式为三角形刚性杆与槽型钢铰接，外框四个角 E、F、G，H 处都设置为铰接，振装置可随作用力的方向产生对应方向的变都设有槽型连接件并预留一部分空间，一方和压缩过程中发生弯曲失稳现象以及零件间置外框对应位置均设有连接件，方便和框架

示意图,示意图,振动台,地震振动

设备与仪器拟地震振动台究模型结构在真实地震激励下的动力特征，地震模拟振动台是不可本文试验所用振动台基本性能参数信息见表 3-1 所示。使用 Vibrat振动台，各个硬件链接示意如图 3-2 所示。表 3-1 模拟地震振动台性能参数性能指标最大承载力 200kg台面尺寸 800mm*1000mm*12mm激振方向单向振动激励简谐振动、地震波最大驱动位移 ±100mm最大驱动速度 600mm/s最大驱动加速度 2g范围频率 0-50Hz数据采集系统 Vibration Control 、30 通道

【参考文献】