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增效转动摩擦阻尼器的工作机理及力学性能分析

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工程力学 2024年第S01期41卷 171-178页

作者：林子健张超于天昊刘婧宜巫卓楷广州大学土木工程学院广州510006

该文提出了一种新型增效转动摩擦阻尼器(ERFD),由杠杆原理放大其转动角度,进而提高其耗能能力,适用于梁柱节点。为验证ERFD工作机理的可行性,采用ABAQUS软件建立其有限元数值模型,以相同摩擦工况的扇形摩擦阻尼器(SFD)和未放大的转动摩... 详细信息

该文提出了一种新型增效转动摩擦阻尼器(ERFD),由杠杆原理放大其转动角度,进而提高其耗能能力,适用于梁柱节点。为验证ERFD工作机理的可行性,采用ABAQUS软件建立其有限元数值模型,以相同摩擦工况的扇形摩擦阻尼器(SFD)和未放大的转动摩擦阻尼器(RFD)作为对照模型进行力学性能分析,进而探究ERFD耗能增效机制。研究结果表明:ERFD的承载力、刚度和耗能均得到明显提高,较于SFD分别增大了17.63%、12.54%、14.53%;其他三个改变摩擦片布置方式的试件的刚度和耗能比ERFD分别减少29.38%、58.67%、70.76%和29.55%、58.96%、70.58%;ERFD的承载能力和耗能能力相较于RFD放大了92.38%、85.49%。这说明ERFD耗能能力良好,且三个点均布置摩擦面的整体力学性能较好,且增效效果显著。

关键词：增效机制转动摩擦阻尼器梁柱节点力学性能工作机理

CFRP-木结构波纹钢填板螺栓节点力学性能正交试验研究

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浙江大学学报（工学版） 2024年第4期58卷 847-856页

作者：郭轩徐忠根赵亚涛钟丹云广州大学土木工程学院广东广州510006

为了明确异型截面钢填板对节点性能的影响,为木结构异型钢填板螺栓节点提供安全性的设计经验,提出CFRP-木结构波纹钢填板螺栓节点,在正交试验设计条件下开展单轴顺纹拉伸试验研究.试验发现,节点具有多种受力特征,包括木构件剪切破坏、... 详细信息

为了明确异型截面钢填板对节点性能的影响,为木结构异型钢填板螺栓节点提供安全性的设计经验,提出CFRP-木结构波纹钢填板螺栓节点,在正交试验设计条件下开展单轴顺纹拉伸试验研究.试验发现,节点具有多种受力特征,包括木构件剪切破坏、顺纹向张开型断裂(TL断裂)、端部顺纹压溃、CFRP断裂和螺栓弯折等形式;节点在受力过程中没有明显屈服阶段,主要经历线弹性阶段、断裂失效过渡阶段和断裂失效阶段.通过正交参数分析得到不同因素对所提节点主要力学性能的影响程度及规律.结果表明:各因素对极限强度和延性的影响比对弹性刚度的影响显著,且波角和波高为主要影响因素.极限强度与波角负相关且随着波高的增大呈波动变化,延性与波角和波高负相关.

关键词：木结构波纹钢填板螺栓节点 CFRP 正交试验

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仿足弓准零刚度隔振器特性分析与实验

振动．测试与诊断 2024年第1期44卷 129-134,202页

作者：邓宏光陈新度王晗张帆广东工业大学机电工程学院广州510006 广州大学机械与电气工程学院广州510006

为满足光学精密仪器更高的精度及动态特性要求,解决其安装空间逼仄与宽频域隔振的矛盾,提出了一种由屈曲梁与黏弹性材料并联构成的仿生准零刚度隔振装置,并建立了该仿生隔振装置的非线性动力学模型,结合谐波平衡法对其振动传递特性进行... 详细信息

为满足光学精密仪器更高的精度及动态特性要求,解决其安装空间逼仄与宽频域隔振的矛盾,提出了一种由屈曲梁与黏弹性材料并联构成的仿生准零刚度隔振装置,并建立了该仿生隔振装置的非线性动力学模型,结合谐波平衡法对其振动传递特性进行了分析。仿真与实验结果表明:当频率比大于15时,振动幅值传递率小于0.2,系统共振区振动幅值传递率低于0.75,隔振效果良好。该结论验证了仿足弓准零刚度隔振器的有效性,为光学精密仪器复杂隔振系统设计提供了参考。

关键词：足弓仿生隔振准零刚度

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南海岛礁珊瑚砂砾混合料动力特性试验研究

岩土工程学报 2024年第1期46卷 63-71页

作者：吴杨吴毅航马林建崔杰刘建坤戴北冰广州大学土木工程学院广东广州510006 中山大学土木工程学院广东广州510275 陆军工程大学国防工程学院江苏南京210007

在南海岛礁实际建造工程中,上部吹填地基材料以大小砂砾共存、混杂无序的状态分布。地层中砂砾混合分布状态使地基在地震等动荷载下呈现出复杂的力学响应。通过开展一系列不同含砾量、密实度、围压和初始剪应力条件下的不排水循环三轴... 详细信息

在南海岛礁实际建造工程中,上部吹填地基材料以大小砂砾共存、混杂无序的状态分布。地层中砂砾混合分布状态使地基在地震等动荷载下呈现出复杂的力学响应。通过开展一系列不同含砾量、密实度、围压和初始剪应力条件下的不排水循环三轴剪切试验,研究珊瑚砂砾混合料在不同工况下的动力特性。试验结果表明,无论是在松散还是密实状态,含有珊瑚砾的混合料试样在循环荷载下表现出更缓的轴向应变增长和孔隙水压上升的变化趋势。与单一珊瑚砂所构成的试样相比,珊瑚砂砾料试样具有更高的抗液化能力。珊瑚砂砾混合料抗液化强度随着含砾量、密实度和初始剪应力的增大而显著提高。密实珊瑚砂砾料的抗液化强度随围压的增大而减小,而针对松散试样没有发现明显规律,这可能是围压和密实度耦合影响引起的。试验结果表明含砾量对试样抗液化强度的影响主要受混合料骨架结构所控制,混合料骨架大致可分为粗颗粒(珊瑚砾)和细颗粒(珊瑚砂)结构主导两种状态。二元介质属性是开展砂砾混合料力学特性研究所必须考虑的影响因素。

关键词：珊瑚砂砾混合料动力特性含砾量骨架结构

地震作用下调谐黏滞质量阻尼器阻尼比增效效应与优化设计研究

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振动工程学报 2024年第5期37卷 812-821页

作者：贺辉郝霖霏谭平游春华向越湖南工学院土木与建筑工程学院湖南衡阳421002 广州大学土木工程学院广东广州510006

调谐黏滞质量阻尼器(Tuned Viscous Mass Damper,TVMD)是一种有效的被动惯容减震装置,本文针对地震作用下建筑结构TVMD阻尼比增效效应与优化设计展开研究。将TVMD对结构自身阻尼耗能功率的控制效果归纳为TVMD等效附加阻尼比,并基于随机... 详细信息

调谐黏滞质量阻尼器(Tuned Viscous Mass Damper,TVMD)是一种有效的被动惯容减震装置,本文针对地震作用下建筑结构TVMD阻尼比增效效应与优化设计展开研究。将TVMD对结构自身阻尼耗能功率的控制效果归纳为TVMD等效附加阻尼比,并基于随机振动理论推导了等效附加阻尼比的理论表达式。为了使TVMD更具实际应用价值,TVMD理论上应取得比同阻尼系数的黏滞阻尼器(VD)更大的等效附加阻尼比,这一现象定义为TVMD阻尼比增效效应,并定义了阻尼比增效系数来量化评估阻尼比增效效应。将等效附加阻尼比和阻尼比增效系数均作为优化目标,提出了TVMD最优设计参数理论解。参数分析结果表明,本文解具有良好的稳定性和适用性,为了更高效地发挥阻尼比增效效应,推荐TVMD质量比不超过0.3或阻尼比不超过0.1。以某七层标准钢框架结构作为工程算例展示了TVMD设计流程,并验证了本文解的有效性和优越性。算例分析结果表明,使用本文解设计TVMD能显著放大其阻尼元件变形,表现出了理想的阻尼比增效效应。与传统解相比,本文解还具有另一个明显优势,即保证TVMD的减震效果优于同阻尼系数的VD,不存在减震效率问题。

关键词：调谐黏滞质量阻尼器阻尼比增效效应等效附加阻尼比理论解

双向恢复力模型对基础隔震建筑风振响应的影响

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地震工程与工程振动 2024年第3期44卷 17-28页

作者：周云周和鸿广州大学土木工程学院广东广州510006

为明确MSS、Casciati和Harvey and Gavin这3种常用双向恢复力模型计算基础隔震建筑风振响应的差异,采用3种模型模拟铅芯橡胶支座在水平单向和双向位移下的恢复力,对比试验或有限元结果的差异,采用3种模型对一算例在双向风荷载下隔震层... 详细信息

为明确MSS、Casciati和Harvey and Gavin这3种常用双向恢复力模型计算基础隔震建筑风振响应的差异,采用3种模型模拟铅芯橡胶支座在水平单向和双向位移下的恢复力,对比试验或有限元结果的差异,采用3种模型对一算例在双向风荷载下隔震层位移、顶点位移和顶点加速度3个指标的差异进行了分析。研究表明:3种模型模拟铅芯橡胶支座在单向循环位移、方形和偏置方形位移下恢复力的趋势基本一致;而模拟圆形和偏置圆形位移时,MSS模型双向恢复力形状与有限元结果不同,不能较为准确地模拟支座双向耦合行为,Casciati模型误差稍小于Harvey and Gavin模型。Casciati模型和Harvey and Gavin模型计算风振响应基本一致;对于横风向响应均方根,3种模型差距不大;对于顺风向隔震层位移、顶点位移和顶点加速度均方根,MSS模型稍小,而对于顺、横风向隔震层位移峰值因子,MSS模型稍大;对于顺、横风向顶点加速度峰值因子和双向与单向模型顶点加速度最值比值随风速变化规律,MSS模型与其他模型差异较大。基于双向耦合效应模拟及风振响应指标的差异,建议采用Casciati模型考虑双向恢复力模型对基础隔震建筑风振响应的影响。

关键词：基础隔震建筑风振响应双向恢复力模型对比分析

随机激励下带滞变阻尼的调谐质量阻尼器减振性能研究

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工程力学 2024年第1期41卷 171-181页

作者：向越谭平贺辉陈倩敏广州大学土木工程学院广州510006 广州大学工程抗震减震与结构安全教育部重点实验室广州510006 湖南工学院土木与建筑工程学院衡阳421002

近年来,阻尼力与位移呈线性关系的新型调谐质量阻尼器(Tuned mass damper, TMD)相继出现,其参数分析优化原理大部分属于动力数值分析缺乏理论参数优化指导。该文对白噪声作用下具有上述特性的TMD,即滞变阻尼调谐质量阻尼器(Hysteretic d... 详细信息

近年来,阻尼力与位移呈线性关系的新型调谐质量阻尼器(Tuned mass damper, TMD)相继出现,其参数分析优化原理大部分属于动力数值分析缺乏理论参数优化指导。该文对白噪声作用下具有上述特性的TMD,即滞变阻尼调谐质量阻尼器(Hysteretic damping tuned mass damper, HD-TMD)进行减振优化研究。总结了HD-TMD的力学机理并推导出相应的结构-HD-TMD系统运动方程;提出适用于HD-TMD的H_(2)优化和性能平衡设计,并通过数值拟合技术得到了最优参数公式和基于容忍度的性能平衡设计流程;以真实可用的变摩擦摆式调谐质量阻尼器(VFP-TMD)为HD-TMD的实际算例,检验所提出的优化方法对风振激励的减振性能影响。结果表明:H_(2)优化和性能平衡设计下的HD-TMD可以提供略优于传统黏滞阻尼TMD的控制效果。H_(2)优化的最优参数能使HD-TMD发挥最大的潜能从而实现最好的减振率,但面临VFP-TMD行程过大导致的摆动非线性问题。性能平衡设计下的最优参数可以控制VFP-TMD行程在线性范围内,同时发挥出良好且稳定的减振控制效果实现双赢。与最优参数公式结果相比,性能平衡设计的峰值减振率和均方差峰值减振率仅损失3.19%和0.74%。

关键词：结构减振控制调谐质量阻尼器滞变阻尼 H_(2)优化性能平衡设计

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输入死区和全状态约束下不确定非线性系统的快速稳定事件触发控制

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控制与决策 2024年第2期39卷 490-498页

作者：王建晖杜泳萍邹涛刘治岳夏广州大学机械与电气工程学院广州510006 广东工业大学自动化学院广州510006

在实际工业系统中普遍存在输入死区、全状态约束等不可忽视的问题,其对系统的性能造成较大的影响,甚至可能会导致系统不稳定.为了克服上述问题,针对一类不确定非线性系统,提出一种快速收敛的自适应神经网络事件触发控制方法.首先,将障碍... 详细信息

在实际工业系统中普遍存在输入死区、全状态约束等不可忽视的问题,其对系统的性能造成较大的影响,甚至可能会导致系统不稳定.为了克服上述问题,针对一类不确定非线性系统,提出一种快速收敛的自适应神经网络事件触发控制方法.首先,将障碍Lyapunov函数引入到反步控制框架中,采用径向基函数神经网络逼近未知非线性函数,同时设计自适应事件触发机制对输入死区进行动态补偿,通过减少控制信号的更新频率来减轻系统的通信负担,并保证系统所有状态不违反预定义的约束区间.在此基础上,引入快速有限时间稳定理论,在有限时间内能够保证闭环系统所有信号的有界性以及跟踪误差快速收敛到有界的紧集内.最后,通过两个仿真算例验证所提出控制方法的有效性.

关键词：快速有限时间稳定输入死区全状态约束事件触发机制障碍Lyapunov函数非线性系统

基于改进能量模型的主动域自适应安全性评估方法

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自动化学报 2024年第10期50卷 1928-1937页

作者：刘畅何潇王立敏清华大学自动化系北京100084 广州大学机械与电气工程学院广州510006

复杂动态系统运行过程中的在线安全性评估至关重要且富有挑战性.构建有效的数据驱动模型需要大量有标注数据,但这在实际中通常难以获得.此外,考虑到系统不同的运行工况,安全性评估模型应该具有良好的泛化能力.域自适应(Domain adaptatio... 详细信息

复杂动态系统运行过程中的在线安全性评估至关重要且富有挑战性.构建有效的数据驱动模型需要大量有标注数据,但这在实际中通常难以获得.此外,考虑到系统不同的运行工况,安全性评估模型应该具有良好的泛化能力.域自适应(Domain adaptation,DA)可以将模型从数据标注丰富的源域迁移到具有不同但相似数据分布的目标域.然而,源域中没有出现过的任务相关未知情景会降低模型的性能,是目前尚未解决的挑战.主动域自适应通过结合域自适应与主动学习技术,为解决上述挑战提供了思路.本文研究目标域存在任务相关未知情景的主动域自适应安全性评估问题,提出一种基于改进能量模型的主动域自适应方法.在所提方法中融合分布外检测器,在此基础上主动选择目标域中具有代表性的无标注样本进行标注,作为训练数据以提高域自适应模型的性能.最后,通过基于轴承数据的案例研究,验证所提方法的有效性和适用性.

关键词：在线安全性评估域自适应主动学习基于能量的模型