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近场地震下LNG厚层橡胶三维隔震试验研究及有限元分析

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近场地震下LNG厚层橡胶三维隔震试验研究及有限元分析

作者：王玉君广州大学

学位级别：硕士

LNG储罐作为优异的大型存储容器,在强震作用下易发生屈曲、提离,引发次生灾害,保证储罐运输、存放的安全十分重要,近年来专家学者们采取了基础隔震的方式来降低储罐的地震响应。本文通过振动台试验研究、有限元模拟及理论分析结合的方法... 详细信息

LNG储罐作为优异的大型存储容器,在强震作用下易发生屈曲、提离,引发次生灾害,保证储罐运输、存放的安全十分重要,近年来专家学者们采取了基础隔震的方式来降低储罐的地震响应。本文通过振动台试验研究、有限元模拟及理论分析结合的方法,探究了三维隔震储罐在不同向地震波激励、不同储液高度、不同远近场波输入时的动力响应。主要内容和结论如下:(1)对大厚层、大直径的橡胶支座进行了竖向压缩试验,测试其竖向刚度,采用有限元模拟了不同参数对厚橡胶的竖向刚度影响,如第一形状系数、竖向压力。给出竖向刚度的修正公式,该公式比较适用于第一形状系数小于7的情况。(2)开展了1000m3的圆形储罐振动台缩尺试验,三维隔震支座采用竖向筒装厚层橡胶支座和水平铅芯隔震支座,分析近场地震、远场地震激励下三维隔震储罐的地震响应,得出如下结论:三维隔震支座在远、近场地震下均能发挥很好的隔震效果;速度型脉冲效应对位移、晃动波高、基底剪力、竖向地震作用有放大效果,其中对储罐位移的放大起决定性作用的是竖向脉冲效应。速度型脉冲效应对加速度、环向应力、轴向应力无明显放大效果;储罐的加速度峰值、位移峰值、应力峰值位于罐底附近,在今后的工程设计中应加强储罐底部的防护;三分之一罐高时加速度减震率在53.69%～74.48%之间,三分之二罐高时加速度减震率在67.64%～87.44%之间,储液高度的增加,加速度减震率会变大。(3)基于振动台试验,建立了ADINA有限元模型,并验证其可靠性,通过改变隔震层周期、阻尼比探讨了150000m3大型储罐在三向远、近场地震激励下储罐的动力响应的对比,得出结论:振动台模型吻合性好,有限元模态分析得到的储罐晃动周期与现行规范、振动台模态分析得到的一阶主频误差率在8.9%以内;隔震层不同周期、阻尼比对储罐晃动波高影响较小,设置隔震层并不能降低晃动波高,甚至起放大效应;地震响应在储罐中低部达到最大值,设置隔震层能有效降低等效应力、动液压力和轴向应力,隔震层参数对储罐激励地震响应影响较大,其中选用隔震层周期为2s,阻尼比为0.2时,隔震效果更优;竖向脉冲效应对轴向应力的减震率起抑制作用。(4)建立考虑支座非线性的竖向隔震储罐运动方程,探讨了近、远场地震波对不同高径比大型储罐的竖向隔震动力响应的影响,研究结果表明:竖向隔震支座具有良好的隔震效果,竖向地震作用下隔震储罐的地震作用近似平动曲线;随着高径比的增大,储罐基底剪力、倾覆力矩也随之变大;带有速度型脉冲效应的近场地震会削弱储罐的隔震性能;推荐工程设计中选择高径比在1.5～1.7范围内的储罐,既保证竖向减震效果又有一定的稳定性。

关键词：振动台试验储罐近场地震厚层橡胶支座高径比竖向隔震

磁柔弹性微结构的制备及其微流体操控性能研究

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磁柔弹性微结构的制备及其微流体操控性能研究

作者：王锦新广州大学

学位级别：硕士

设计功能表面并驱动微纳米结构表面功能的转换,对于在微电子、生物医药及柔性微机器人等领域实现物体的定向输运具有广泛的应用前景。然而,当前大多数的界面操控方案都受限于操控维度、运输距离短以及对梯度结构的强依赖性,这些因素限... 详细信息

设计功能表面并驱动微纳米结构表面功能的转换,对于在微电子、生物医药及柔性微机器人等领域实现物体的定向输运具有广泛的应用前景。然而,当前大多数的界面操控方案都受限于操控维度、运输距离短以及对梯度结构的强依赖性,这些因素限制了其在多种不同领域的应用。磁场由于具有高可控性、良好的生物相容性和瞬时响应等吸引人的优点,被认为是最有前途的微流体驱动策略之一。本文提出了一种基于磁场驱动的磁柔弹性微结构及其制备方法,能够对微流体进行快速定向运输以及对微小液滴进行实时空间转运,且能较好控制转运物质的输运方向及速度。主要研究内容包括:（1）建立基于磁场驱动的磁柔弹性微结构数学模型并进行了理论分析。探究磁场强度对作用在磁柔弹性微结构上的磁场力矩、弹性力矩大小的影响,构建磁偶极子磁力学模型,分析磁场作用对磁柔弹性微结构弯曲角度的影响,并确定主要影响参数。（2）基于麦克斯韦理论,建立磁柔弹性微结构的分析模型,揭示磁场作用下磁柔弹性体的形变机理。通过COMSOL Multiphysics软件数值模拟分析圆柱形永磁体在空间的磁场分布,以及磁场域移动距离对磁柔弹性体表面应力大小及弹性变形大小的影响,揭示圆柱形永磁体磁场在二维和三维空间内的分布情况,探究磁场域距离磁柔弹性体不同距离时,磁柔弹性体受到的磁力大小以及表面应力大小和弹性位移大小的变化过程。（3）研究磁柔弹性微结构的制备工艺对磁控性能及润湿性能的影响。通过磁柔弹性微结构的制备及表面润湿性能的激光改性,探究制备的不同几何参数,如Fe3O4磁性颗粒与硅橡胶的质量比例大小、磁柔弹性体的几何尺寸参数对磁控性能的影响规律;研究磁柔弹性体表面结构对液体润湿性能的影响,分析磁柔弹性体表面结构润湿行为及其润湿影响机理,探究磁柔弹性体表面紫外激光改性润湿性的工艺参数（扫描速度、扫描次数和扫描间距）对磁柔弹性体表面液体润湿性能的影响,最终确定最优制备参数。（4）磁柔弹性微结构对微流体定向运输及实时空间转运的磁控性能测试及评价。通过磁场和表面润湿性的控制,对不同条件及不同场合下的微流体进行操控性能测试,设计的磁柔弹性开关可对微液滴在二维、三维进行实时定向转运,设计的磁柔弹性夹爪结构在液/空环境下实现了对液滴进行操控、混合并抓取,此外设计了仿心脏瓣膜的磁柔弹性流体控制器,实现了对微流体流率的远端无接触控制等。

关键词：硅橡胶 Fe3O4磁性颗粒模板复刻激光加工流体操控

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R印刷厂存货内部控制优化研究

R印刷厂存货内部控制优化研究

作者：李丽静广州大学

学位级别：硕士

近年来,随着我国经济持续增长,人民对生活品质的需求不断增强,同时,印刷行业也呈现出显著的进步趋势。为了在新的经济环境下实现发展壮大,印刷类企业需要建立一套高效且动态的内部控制体系。作为企业最重要的资产之一,印刷类企业的存货... 详细信息

近年来,随着我国经济持续增长,人民对生活品质的需求不断增强,同时,印刷行业也呈现出显著的进步趋势。为了在新的经济环境下实现发展壮大,印刷类企业需要建立一套高效且动态的内部控制体系。作为企业最重要的资产之一,印刷类企业的存货直接影响着企业管理层和员工的日常工作和管理活动。印刷类企业的存货涵盖了从采购、仓储、生产到销售等所有流程的各个环节。为了确保存货内部控制的有效性和完整性,企业需要应对一系列实际问题所带来的挑战。ERP系统可以帮助企业更有效地实现内部控制的目标,因此,研究如何利用ERP系统提升印刷类企业的存货内部控制水平以实现存货管理的精准化具有重要意义。论文以R印刷厂为研究对象,并在此基础上结合国内外的相关文献进行了深入探讨。明确了存货以及内部控制的概念,系统梳理存货内部控制的含义和内容,并阐述了论文所依赖的理论基础是ERP理论和业务流程再造理论。通过实地调研和了解到的数据客观描述企业的经营状况和存货内部控制现状,具体包括企业目前存货构成状况、存货内部控制主要活动及流程,并根据调查问卷的结果分析归纳R印刷厂原材料采购环节、验收入库环节、生产领用环节、仓储保管环节及销售环节中存在的内部控制问题。针对企业的现状和问题提出了其使用ERP系统的必要性,拟引入ERP系统对存货的内部控制进行优化设计。提出存货内部控制优化的原则和目标,随后根据各个环节分别对基于ERP的存货内部控制流程和内容进行优化,并提出基于ERP的存货内部控制优化的保障措施及预期效果,以确保ERP系统与企业更高的适应性,从而有效保障存货内部控制的运行。鉴于本文所选取的R印刷厂存货内部控制状况在同行业中比较具有代表性,希望对其他同行业公司构建和完善适应自身发展需求的基于ERP的存货内部控制系统提供帮助。以期为同行业企业实现高质量发展提供参考。

关键词：存货内部控制 ERP系统优化

胞外聚合物介导活性污泥光电反硝化特性及光电子转移机制

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胞外聚合物介导活性污泥光电反硝化特性及光电子转移机制

作者：龚之涵广州大学

学位级别：硕士

光电反硝化是一种新兴的生物脱氮技术,其核心在于光敏剂与脱氮微生物的耦合作用。在光照下,光敏剂产生光电子,供给无法直接利用光能的脱氮微生物进行反硝化,这一过程被称为光电反硝化。由于其实现了节能减排的绿色经济,并且光能作为一... 详细信息

光电反硝化是一种新兴的生物脱氮技术,其核心在于光敏剂与脱氮微生物的耦合作用。在光照下,光敏剂产生光电子,供给无法直接利用光能的脱氮微生物进行反硝化,这一过程被称为光电反硝化。由于其实现了节能减排的绿色经济,并且光能作为一种价格低廉、易于获取的清洁能源,光电反硝化引起了广泛的研究关注。尽管传统反硝化过程依赖于有机碳源作为电子供体以促进反硝化作用,但光电反硝化技术能在低碳源甚至无碳源环境下驱动反硝化过程,显示出其独特的优势。然而,目前关于UVA辐照下反硝化微生物的光响应特性研究尚处于初级阶段,大多数研究仅限于初步探讨UVA辐照对反硝化微生物的促进或抑制作用,缺乏深入的定量研究和有效的外部条件调控。此外,关于UVA辐照与反硝化微生物之间的作用机理,也缺乏深入的研究。鉴于此,本研究选取具有优异反硝化性能的活性污泥为研究对象,系统地探究了UVA辐照下反硝化微生物的光响应特性,并深入研究了其光响应机制。同时,通过精心设计UVA辐照下的SBR反应器,本研究还探讨了长期光辐照对反硝化微生物性能的影响,并深入分析了其群落结构的变化。主要结论如下:（1）通过在不同辐照强度下进行实验,发现反硝化菌的活性受光照的影响,并且其响应特性存在一定的差异。在0～17.5μmol·m-2·s-1范围内的辐照强度下,硝态氮的反硝化活性会增加,即反硝化作用得到促进。然而,当辐照强度超过17.5μmol·m-2·s-1时,反硝化活性会受到抑制。类似地,亚硝态菌在0～7.5μmol·m-2·s-1范围内的辐照强度下表现出增强的反硝化活性,但是当辐照强度高于7.5μmol·m-2·s-1,反硝化活性会受到抑制。（2）光辐照能够促进反硝化过程中转移电子的能力,增强反硝化菌对有机物的利用效率。在高碳氮比时能够显著促进反硝化活性,提升15.777mg N·h-1·g VSS-1);而在无碳源的情况下,光辐照仍然能够显著促进反硝化菌的反硝化活性,提升至原先的4.118倍。（3）活性污泥、EPS和SMP通过计时安培法、循环伏安法、交流阻抗法验证其具有光电化学特性,EPS、SMP能够作为光敏剂驱动反硝化的进行,这证实了污水处理厂中光电反硝化普遍存在。此外,在无外碳源时作为电子供体时,反硝化菌能够直接利用光生电流驱动反硝化进行。光生电流可以被视为一种替代的电子来源,提供给反硝化菌以持续的能量供应。（4）在低辐照强度下,反硝化菌的反硝化活性增加是由于它们能够利用光生电流来驱动反硝化过程。光生电流提供了额外的电子供体,促进了反硝化底物的还原反应,从而增强了反硝化活性。然而,在高辐照强度下,反硝化菌的反硝化活性降低是由于细胞受到氧化应激的影响而发生损伤。较高的光照强度会导致细胞内产生过量的活性氧,对细胞结构和功能造成损伤,进而影响反硝化过程的进行。（5）黑暗和UVA辐照条件下的活性污泥经过培养后展现出不同的特性。在黑暗条件下中,当碳氮比较低时,反硝化菌群会发生短程反硝化,导致出水中亚硝态氮浓度逐渐上升。在UVA辐照条件下,低碳氮比下反硝化菌群仍然发生完全反硝化。然而,由于碳源不足,只有部分硝态氮能够被还原成氮气,因此导致出水中硝态氮浓度逐渐上升。（6）在长期光照条件下,反硝化菌属,如Paracoccus和Comamonadaceae菌属的丰度逐渐下降,这表明它们对光辐照不具备足够的耐受性。与此相反,其他具有耐受光照特性的菌群,如Rhodocylaceae、Rhizobiaceae、Chitinophagaceae和OLB8等,它们的丰度逐渐增加,可能是因为它们能够适应光辐照并进行生长和代谢活动。（7）在长期低碳氮比条件下,Comamonadaceae菌属逐渐被Paracoccus菌属所取代。这种菌群的演替可能是由碳源不足对菌群的生长和代谢产生的影响导致的。Paracoccus菌属能够以无机物作为碳源和能源进行生长,在处理低碳或无碳废水时具有明显优势,无需额外添加有机碳源即可实现反硝化过程。

关键词：光电反硝化胞外聚合物 UVA辐照活性污泥光电化学特性

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山形组合橡胶密封圈模具结构的研究

橡胶科技 2024年

作者：赵开贤熊文杰黄飞郑溢申杜瑞锋广州国机密封科技有限公司广州机械科学研究院有限公司先进密封技术创新中心(广州)

研究3种模具结构对山形组合橡胶密封圈（简称山形密封圈）质量的影响。结果表明：采用封闭式高锥面配合模具结构，配合上模制备丁腈橡胶（NBR）材料山形密封、下模制备夹布材料山形密封，形成的山形密封圈产品外观优良、质量稳定且合格... 详细信息

研究3种模具结构对山形组合橡胶密封圈（简称山形密封圈）质量的影响。结果表明：采用封闭式高锥面配合模具结构，配合上模制备丁腈橡胶（NBR）材料山形密封、下模制备夹布材料山形密封，形成的山形密封圈产品外观优良、质量稳定且合格率高，有利于减少材料损耗，提高企业利润率。

关键词：山形组合橡胶密封圈模具结构

地铁上覆超高层建筑基础隔振措施应用及效果研究

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地铁上覆超高层建筑基础隔振措施应用及效果研究

作者：邓世邦广州大学

学位级别：硕士

本文以广州地铁3号线隧道某上覆结构高度为112.4 m的34层超高层住宅建筑项目为研究背景,围绕该建筑采用的隔振桩(所有工程桩外侧裹覆一层35 mm厚,自桩顶向下延伸18 m深的橡胶隔振层)和隔振支座(LNR800、LNR900、LRB80和LRB900,其中LNR... 详细信息

本文以广州地铁3号线隧道某上覆结构高度为112.4 m的34层超高层住宅建筑项目为研究背景,围绕该建筑采用的隔振桩(所有工程桩外侧裹覆一层35 mm厚,自桩顶向下延伸18 m深的橡胶隔振层)和隔振支座(LNR800、LNR900、LRB80和LRB900,其中LNR代表叠层天然橡胶支座,LRB代表叠层铅芯橡胶支座,800和900分别代表支座的有效直径)两道基础隔振措施,通过理论分析、现场试验、解析模型求解和数值模拟全面地研究了措施的隔振效果,主要的研究工作及成果如下:(1)通过理论分析,证明了在桩身外侧裹覆一层低阻抗隔振层可以有效减弱振动波的传播;对隔振桩的施工流程进行了详细的描述;通过地铁运营引起隔振桩桩顶振动现场试验,发现隔振桩桩顶的时域竖向加速度峰值与地面振动相比衰减了31.07%,同时但在频域中会存在两个加速度幅值明显高于地面振动的振动主频。裹覆橡胶层的隔振桩动刚度现场试验结果表明,该振动主频是由于隔振桩的共振现象而产生的,此外还证实了隔振桩的动刚度与桩顶动力响应之间的高度相关性。(2)通过建立裹覆橡胶层的隔振桩的解析模型和“隧道-土体-隔振桩”三维有限元模型,开展了有关橡胶隔振层厚度和深度变化对隔振桩动力特性和动力响应的影响的参数化分析。结果表明,橡胶隔振层厚度的变化(35 mm-105 mm)对隔振桩的动刚度和桩顶动力响应的影响较小,而增加橡胶隔振层的纵向深度(18 m-36 m)可以有效降低由地铁振动引起的桩顶竖向加速度峰值,衰减率最高可达83.06%,此外,增加橡胶隔振层的纵向深度对隔振桩的共振现象也有一定的缓解作用。(3)通过隔振支座的竖向隔振效果和动力特性现场试验,发现LNR800、LNR900、LRB800和LRB900四种隔振支座对50-80 Hz的高频振动分量均有较好的衰减效果,而对1-50 Hz频段内的部分低频振动分量则会造成较明显的放大,其中LNR900的整体隔振效果最佳。此外,随着上部建筑荷载压力的增加,4种隔振支座对低频振动的放大效应均有所改善,根据人工力锤敲击得到的隔振支座动力特性结果表明,该现象的产生是由于隔振支座的共振特征频率在上部建筑荷载压力增加的过程中向高频发生了偏移。(4)结合现行的国家规范指标,采用数值模拟的方式,研究分析了地铁上覆超高层建筑在采用不同基础隔振措施组合的情况下对地铁振动的隔振效果,并进一步证实了隔振桩和隔振支座两道基础隔振措施对隔离地铁振动的有效性。

关键词：地铁振动超高层建筑隔振桩隔振支座隔振效果

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剪刀放大式节点阻尼器的减震性能研究

剪刀放大式节点阻尼器的减震性能研究

作者：周景亚广州大学

学位级别：硕士

我国是一个地震频发的国家,传统抗震方法的不足促进了消能减震技术的不断发展与完善。消能减震技术是通过安装各种减震装置为结构提供附加阻尼,从而降低结构的地震动力响应,避免结构出现严重破坏的减震技术。在地震发生时,结构的梁柱节... 详细信息

我国是一个地震频发的国家,传统抗震方法的不足促进了消能减震技术的不断发展与完善。消能减震技术是通过安装各种减震装置为结构提供附加阻尼,从而降低结构的地震动力响应,避免结构出现严重破坏的减震技术。在地震发生时,结构的梁柱节点往往会发生剪切和弯曲破坏,导致结构整体倒塌。因此,布置节点阻尼器提供阻尼耗能成为一种选择。由于现有节点阻尼器（Nodal Damper,ND）需足够的相对位移才能充分耗能,而梁柱节点处产生的相对变形较小,使得安装于此的阻尼器不能充分发挥作用。基于此,本文提出一种剪刀放大式节点阻尼器（Scissor Amplified Nodal Damper,SAND）,系统开展其力学性能及减震性能研究。主要的研究内容如下:（1）阐述消能减震结构的基本原理、分类及特点,并系统总结国内外粘弹性阻尼器、节点阻尼器和放大式阻尼器的研究现状。基于现有阻尼器的不足,提出一种剪刀放大式节点阻尼器,并确定本文主要的研究内容。（2）高阻尼橡胶的材性性能试验研究。首先通过高阻尼橡胶的单轴拉伸试验和应力松弛试验获取橡胶的本构模型,基于此试验数据,拟合出本构模型参数;其次,制作该橡胶的板式粘弹性阻尼器并开展滞回性能试验研究,通过与板式粘弹性阻尼器的数值模拟结果对比,验证拟合得到的橡胶本构模型的正确性,为后续剪刀放大式节点阻尼器有限元分析提供依据。（3）剪刀放大式节点阻尼器的力学性能研究。首先,基于SAND的几何关系,推导出其位移放大系数,并验证正确性;其次,建立SAND的数值模型,研究其应力分布、滞回性能、耗能性能等,以及位移幅值、加载频率等对其的影响。研究表明,SAND的滞回曲线光滑饱满,随着位移幅值和加载频率的增大,其滞回环和最大荷载均明显提升;正反向的最大荷载值呈中心对称,粘弹性层应力基本均匀分布;SAND每一圈面积是普通ND的7倍不等,说明SAND的耗能较理想。最后,基于数值模拟分析,拟采用Kelvin模型表征SAND的恢复力模型,并利用最小二乘法在MATLAB编程软件中进行验证,MATLAB编程的理论结果与ABAQUS结果吻合良好,后续结构的抗震性能分析可采用Kelvin模型模拟SAND。（4）附加剪刀放大式节点阻尼器建筑结构的减震性能研究。运用ETABS软件建立框架结构的数值模型,并验证其正确性。通过无控结构、普通ND结构及SAND结构在地震波下的动力时程分析,系统研究SAND的减震性能。结果显示,相比于无控结构,减震结构在层间位移角、楼层位移、基底剪力及阻尼器累计总耗能等方面的性能明显增强。多遇地震下,普通ND结构和SAND结构的楼层位移平均减震率分别为4.18%和33.00%;层间位移角平均减震率分别为5.00%和22.29%。罕遇地震下,普通ND结构和SAND结构的楼层位移平均减震率分别为7.38%和37.35%;层间位移角平均减震率分别为5.84%和19.37%。对比普通ND结构的阻尼器累积总耗能,SAND结构是其总耗能的4-5倍。显然,SAND的减震效率更优。（5）附加剪刀放大式节点阻尼器建筑结构的地震易损性研究。选取10条地震动记录,采用PGA和θmax分别作为IM和DM参数指标,对无控结构、普通ND结构及SAND结构进行IDA易损性分析。研究表明,在相同PGA时,减震结构的θmax均小于无控结构,且SAND结构对θmax的控制优于普通ND结构。易损性曲线数据表明,减震结构相较于无控结构在各极限状态下的失效概率均有所降低。如PGA为1.5g时,无控结构、普通ND结构和SAND结构达到倒塌状态的失效概率分别为75.4%、54.4%和27.1%。普通ND结构和SAND结构的CMR值均比无控结构的数值大,相较于无控结构,普通ND结构提升了26.2%,SAND结构提升了64.9%。由此说明,SAND结构的抗倒塌储备效果更好。

关键词：放大式粘弹性阻尼器消能减震恢复力模型时程分析易损性分析

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不同填料对橡胶混凝土阻尼性能影响研究

不同填料对橡胶混凝土阻尼性能影响研究

作者：冯伟光广州大学

学位级别：硕士

废弃橡胶轮胎堆积造成的环境污染和生态破坏,与我国可持续发展战略相悖,其再处理问题迫在眉睫,将其粉碎后按照特定粒径区间取代天然骨料加入到混凝土中,是解决“黑色污染”的有效途径之一。此外,由于橡胶颗粒具有粘弹性,将废弃轮胎橡胶... 详细信息

废弃橡胶轮胎堆积造成的环境污染和生态破坏,与我国可持续发展战略相悖,其再处理问题迫在眉睫,将其粉碎后按照特定粒径区间取代天然骨料加入到混凝土中,是解决“黑色污染”的有效途径之一。此外,由于橡胶颗粒具有粘弹性,将废弃轮胎橡胶取代天然骨料后将有助于提高混凝土的耗能特性,适用于常经受动力荷载或振动作用的结构。然而由于橡胶颗粒的低弹性模量、疏水性以及低比重,导致了橡胶混凝土内部孔隙增加,进而导致静态抗压强度一定程度的下降。现有研究表明采用填料部分取代水泥能显著改善橡胶混凝土的力学性能,但填料对橡胶混凝土阻尼性能的影响有待进一步研究。另一方面,混凝土构件或者结构在实际工作中通常是处于带裂缝工作状态,其损伤程度也将在一定程度上受裂缝开展情况的影响。因此,本文首先讨论了填料掺入对橡胶混凝土阻尼性能的影响,并进一步分析了阻尼比变化与位移角的关系,最后推导了悬臂梁等效粘滞阻尼,还分析了材料阻尼和结构阻尼的关系。主要的研究内容如下:(1)材料阻尼:对33个加入不同填料的100mm×100mm×400mm橡胶混凝土棱柱体试件进行了自由衰减振动试验,探究不同填料对橡胶混凝土弹性阶段阻尼性能的影响;测试了各组配合比试件的动态弹性模量和湿法堆积密度,讨论橡胶混凝土弹性阶段阻尼比与动态弹性模量以及湿法堆积密度之间的关系;通过扫描电子显微镜观察了各填料及各组配合比试件的微观形貌,分析了填料对微观结构和阻尼性能的影响机制。结果表明:橡胶颗粒的加入显著提高了混凝土的阻尼比。不同填料类型对阻尼比的影响不同。相比而言,橡胶混凝土的阻尼比随着粉煤灰掺量的增加而增加,随着硅灰掺量的增加而减小,随着粒化高炉矿渣掺量的增加而增加。微观结构中的孔隙和微裂缝是影响橡胶混凝土阻尼性能的重要因素。(2)构件阻尼:对24根不同填料的100mm×100mm×1200mm橡胶混凝土悬臂梁进行低周反复加载和自由衰减振动的试验,其中低周反复加载共设计6个位移角级别,讨论不同填料对橡胶混凝土弹塑性阶段阻尼性能的影响;分析了含不同填料的橡胶混凝土悬臂梁阻尼比与位移角之间的关系;分析了悬臂梁裂缝发展对阻尼比演变和刚度退化的影响;建立了橡胶混凝土悬臂梁阻尼比与损伤程度关系的模型。结果表明:加入粉煤灰后显著提高了橡胶混凝土悬臂梁的耗能能力,特别是粉煤灰掺量为30%时。同时,加入粉煤灰后加速了橡胶混凝土悬臂梁归一化弯曲动刚度的退化率。加入粒化高炉矿渣的橡胶混凝土悬臂梁归一化弯曲动刚度的退化率接近于普通混凝土。(3)理论推导:通过理论推导,建立可计算两种耗能机制对综合阻尼性能影响占比的悬臂梁阻尼的计算公式,为解释悬臂梁阻尼变化现象提供理论依据。对橡胶混凝土材料和构件弹性阻尼关系进行了分析和讨论。

关键词：橡胶混凝土阻尼比填料位移角能量耗散

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X型隔振橡胶支座极限性能及振动台试验研究

X型隔振橡胶支座极限性能及振动台试验研究

作者：谢程爽广州大学

学位级别：硕士

隔震技术主要通过在结构应用叠层橡胶等隔震支座,而近期强震作用导致叠层橡胶支座发生剪切变形超限破坏值得深思。针对支座的超限破坏问题国内外学者进行大量研究,大致分为设置限位装置和提高支座自身的变形能力两个方向。本文针对X型... 详细信息

隔震技术主要通过在结构应用叠层橡胶等隔震支座,而近期强震作用导致叠层橡胶支座发生剪切变形超限破坏值得深思。针对支座的超限破坏问题国内外学者进行大量研究,大致分为设置限位装置和提高支座自身的变形能力两个方向。本文针对X型隔震橡胶支座(XRB)进行深入研究,理论分析X型隔震橡胶支座的水平刚度计算公式和容许变形限值。通过试验和有限元探究X型隔震橡胶支座的水平刚度特性和水平剪切破坏模式。同时设计并制作基于X型隔震橡胶支座的足尺隔震钢框架模型,以此进行振动台试验,利用有限元软件对试验结果进行拟合。本文主要的研究内容如下:(1)深入调查和探讨剪切变形超限引起橡胶支座的失效问题。从设置限位装置和提高支座自身大变形能力方面,简述目前国内外研究现状。对振动台技术及试验研究的相关发展也做简要说明。(2)开展X型隔震橡胶支座的构成和运动状态的细致分析。推导X型隔震支座的水平力学计算公式。设计并制作典型X型隔震橡胶支座,进行不同压应力下支座的剪切性能试验,并建立试件的有限元模型开展分析。通过试验和有限元分析对支座的力学计算模型进行验证。结果表明相比内径相同的普通叠层橡胶支座,X型隔震橡胶支座的水平刚度增幅较小,这有益于满足结构隔震的需求。(3)通过对X型隔震橡胶支座的理论分析,建立支座的压应力和极限变形关系曲线方程,并提出X型隔震橡胶支座的容许变形限值。在规定竖向压应力作用下开展支座的剪切破坏试验。利用有限元模拟对比X型隔震橡胶支座和普通叠层橡胶支座破坏情况,绘制X型隔震橡胶支座的压应力和极限变形关系曲线。通过有限元模拟与理论分析结果表明,相比于普通支座橡胶支座,改进后的X型隔震橡胶支座可有效提升支座的水平极限变形能力。(4)设计并制作足尺装配式钢框架隔震结构模型,隔震层采用U型金属阻尼器与X型橡胶隔震支座组合。选取典型地震动记录,开展不同地震工况下的地震模拟振动台试验。完成隔震结构的动力特性和地震响应分析。试验结果表明X型隔震橡胶支座能够有效降低水平地震能量输入上部结构,同时在极罕遇地震作用下隔震层仍然未出现剪切破坏。(5)建立足尺装配式钢框架隔震结构的有限元模型,并进行非线性动力时程分析。利用推导的容许变形限值,模拟强地震作用下的结构的加速度响应和支座位移响应,研究采用X型橡胶隔震支座对隔震建筑极限状态的影响。

关键词：隔震橡胶支座水平刚度剪切破坏振动台试验有限元