基于ABAQUS的凸轮式响应放大装置二次开发及装配式结构的减震性能分析

发布时间：2020-06-21 02:18

【摘要】：装配式混凝土结构建造过程的工业化程度高、施工周期短、所需劳动力强度低、对环境影响小,符合我国城镇化和建筑工业化的发展要求。但装配式混凝土结构的抗震性能与传统现浇结构仍有一定差异,制约了装配式混凝土结构在我国的发展。消能减震技术通过在结构层间合理布置阻尼器,由附加阻尼器耗散地震能量,在不增加结构构件尺寸和材料强度的前提下,有效降低地震对结构的破坏。现有阻尼器响应放大装置能够很好地发挥阻尼器在小震下的耗能作用,但在大震作用下容易使串联阻尼器发生位移失效。如何在大震或极罕遇地震作用下,确保结构和阻尼器的安全性是当前装配整体式消能减震结构面临的关键问题。本文对课题组研发的能够在大震作用下阻尼器位移不失效的粘滞阻尼器凸轮式响应放大装置(CRAD-VD)进行了ABAQUS单元二次开发,对装配整体式混凝土框架结构进行了减震控制效果分析以及易损性分析。主要研究工作如下:1、绪论:首先阐述了课题的研究背景、目的和意义,然后系统总结了装配式混凝土结构的国内外研究现状、粘滞阻尼器的研究现状和响应放大技术的研究现状,最后提出了本文的研究内容。2、粘滞阻尼器凸轮式响应放大装置的理论分析:详细阐述了CRAD-VD的组成构件以及工作原理。在课题组前期研究的基础上,根据装置的受力状态以及运动几何关系,完善装置的理论恢复力模型公式。根据CRAD-VD在不同工况下的伪静力加载试验,与理论分析结果进行对比分析,论证了理论公式的正确性。3、粘滞阻尼器凸轮式响应放大装置的二次开发及验证:针对CRAD-VD恢复力特性复杂,难以在有限元分析软件中用现有单元进行模拟的问题,基于ABAQUS二次开发接口程序,通过对隐式算法和显式算法的深入了解和对比,采用FORTRAN语言分别基于隐式算法和显式算法进行CRAD-VD单元二次开发,编写了相应的UEL与VUEL用户子程序;通过与MATLAB程序的对比分析,验证了单元二次开发的正确性。建立小震作用下的SDOF减震模型,分析CRAD-VD在结构小变形下的控制效果。4、装配整体式混凝土框架结构的减震控制效果分析研究:在参考大量文献的基础上,通过刚度和承载力折减的方式建立装配整体式混凝土框架结构的有限元模型,体现了装配式混凝土结构与现浇结构的力学性能差异。根据规范建议的混凝土单轴受力本构模型二次开发出适用于空间纤维梁单元的混凝土本构子程序。分别对CRAD-VD减震装配式结构与粘滞阻尼器减震装配式结构进行了罕遇及极罕遇地震下的动力非线性时程分析,对比分析了CRAD-VD对装配整体式混凝土框架结构减震控制效果的影响。5、CRAD-VD减震装配整体式混凝土框架结构的易损性分析:选取符合场地特征的地震动记录,采用合理的地震强度指标和结构损伤指标,根据规范划分不同等级的结构性能水准。运用动力增量分析法(IDA)对装配整体式混凝土框架结构进行了易损性分析,从失效概率的角度研究了CRAD-VD对装配式结构抗震性能的影响。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU352.1
【图文】：

位移放大器,齿条齿轮,肘节

齿条齿轮位移放大器

肘节,剪刀

肘节支撑放大装置

【参考文献】