北京市优秀人才培养资助(2011D005017000006)
- 作品数：12 被引量：47H指数：5
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- 相关机构：北京建筑大学北京工业大学北京建筑工程学院更多>>
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- 相关领域：建筑科学一般工业技术金属学及工艺更多>>
- 超弹性形状记忆合金螺旋弹簧恢复力的数值模拟被引量：5
- 2016年
- 形状记忆合金(SMAs)在土木工程被动控制领域的研究近年来得到了极大的关注。研究人员已经提出了多种含有SMA丝的隔震器和阻尼器,大尺寸SMA超弹性螺旋弹簧是一种可输出较大位移的阻尼器。由于以往在结构防震减灾领域有关SMA螺旋弹簧力学性能的研究较少,因此在Liang和Rogers提出的SMA应力-应变本构模型的基础上,针对SMA螺旋弹簧恢复力特性建立了一种便于工程应用的新型宏观模型,并利用MATLAB程序进行了数值模拟以验证所提出模型的适用性和正确性。研究结果表明:SMA螺旋弹簧具有较好的复位和耗能能力;同时,根据该宏观模型得到的数值模拟结果与其他学者的试验研究结果吻合较好。总的来看,数值模拟方法可较准确描述超弹性弹簧的力学行为,且方便在现有常规结构软件中实现。
- 庄鹏薛素铎韩淼刘雨冬
- 关键词：超弹性恢复力模型数值模拟
- 超弹性NiTi形状记忆合金棒力学性能研究被引量：5
- 2015年
- 研制了具有2种化学成分的超弹性NiTi形状记忆合金(NiTi SMA)圆截面棒材,并对其进行了力学性能试验研究,分析了应变幅值、加载速率对2种SMA棒的应力-应变曲线以及等效刚度、单位循环耗能、等效阻尼比和残余应变等力学性能参数的影响。通过有限元软件对SMA棒的力学性能进行了数值模拟,并对比了有限元模拟结果与试验结果。结果表明:超弹性SMA棒可提供较大的输出力和良好的复位性能,适合作为复位部件及辅助耗能部件用于工程结构的减振控制;数值模拟结果和试验结果吻合较好,采用有限元方法可较为准确地模拟超弹性SMA棒的力学性能。
- 庄鹏薛素铎韦捷亮刘雨冬
- 关键词：超弹性力学性能
- SMA弹簧—摩擦支座的滞回性能研究被引量：12
- 2016年
- 研究一种新型形状记忆合金弹簧-摩擦支座(SMA Spring-Friction Bearing,SFB)的滞回性能。首先,研制了可用于SFB的大尺寸超弹性NiTi记忆合金(NiTi SMA)螺旋弹簧。在此基础上,加工制作了SFB试件实物模型,对其进行了拟静力试验研究。考察了竖向压力、位移幅值和加载频率对SFB恢复力-位移曲线以及等效刚度、单位循环耗能、等效阻尼比和等效动摩擦因数的影响。最后,将SMA螺旋弹簧恢复力模型和摩擦力模型相叠加,建立了SFB的恢复力模型,利用该模型进行了数值模拟。研究结果表明:SFB可提供饱满的滞回曲线,耗能能力较强,且具有一定的复位能力;数值结果与试验结果吻合较好,验证了SFB恢复力模型的正确性。
- 庄鹏薛素铎韩淼聂攀王文婷
- 关键词：滞回性能拟静力试验
- 超弹性TiNi记忆合金螺旋弹簧的滞回性能实验研究被引量：7
- 2015年
- 通过滞回性能实验研究了大尺寸Ti Ni形状记忆合金(Ti Ni SMA)螺旋弹簧用于结构振动控制的可行性。利用两种Ti Ni合金制作了大尺寸超弹性螺旋弹簧试件。对Ti Ni弹簧试件进行了单轴反复荷载作用下的力学实验,获得了其在不同加载条件下的恢复力-位移曲线。分析了不同循环加卸载次数、加载频率、位移幅值对两种Ti Ni弹簧的滞回环及等效刚度、单位循环耗能、等效阻尼比和残余位移4个力学参数的影响。研究结果表明,超弹性Ti Ni弹簧可提供较大的恢复力、位移以及稳定的复位性能,并具有一定的耗能能力,在工程结构自复位振动控制中具有较好的应用潜力较好。
- 庄鹏薛素铎刘雨冬韩淼
- 关键词：形状记忆合金螺旋弹簧超弹性滞回性能
- 大尺寸SMA弹簧在滑动隔震系统中的被动控制研究被引量：2
- 2016年
- 将大尺寸形状记忆合金弹簧(SMA Spring)用于滑动隔震系统的被动控制。首先,利用Ni Ti记忆合金(Ni51.0Ti49.0)研制了大尺寸超弹性SMA螺旋弹簧,并通过力学试验研究了其力学性能。设计了配置6个SMA螺旋弹簧的受控滑动隔震支座(Multidimensional SMA Spring-Friction Bearing,简称MSFB)。将上述新型可复位支座用于单自由度基础隔震体系,建立了受控体系的有限元模型,对其进行了水平方向隔震控制性能的数值模拟,同时,将普通钢螺旋弹簧用于该单自由度系统的被动控制,开展了两种系统的地震响应对比分析。研究结果表明:大尺寸SMA螺旋弹簧在滑动隔震系统中具有良好的控制效果。
- 聂攀庄鹏杜红凯
- 关键词：隔震超弹性螺旋弹簧
- 球面网壳结构的分段式多维隔震控制被引量：2
- 2012年
- 球面网壳结构是典型的大跨度空间结构,地震时水平和竖向地面运动分量对其地震响应的影响均十分显著。为了提高网壳结构的抗震性能,可采用支座型隔震装置形成分段式多维隔震机制。在这类多维隔震体系中,碟形弹簧支座可用于结构的竖向隔震,同时,可将其与适用于水平隔震的摩擦摆(FPS)或SMA-橡胶支座配合使用。基于上述概念设计,提出了水平和竖向隔震装置的构造和计算模型。进而,根据网壳结构多维隔震的动力方程,开展了El Centro波作用下双层球面网壳和单层球面网壳结构多维隔震控制的数值模拟。计算结果表明,多维隔震球面网壳结构的杆件内力、加速度和位移的减振效果能达到50%以上,验证了所提多维隔震技术对保护球面网壳结构免遭地震破坏的有效性。
- 庄鹏薛素铎
- 关键词：球面网壳摩擦摆系统SMA-橡胶支座碟形弹簧
- 大尺寸超弹性镍钛形状记忆合金螺旋弹簧滞回性能被引量：2
- 2016年
- 利用2种镍钛形状记忆合金(SMA)研制了大尺寸超弹性螺旋弹簧,对其进行了单轴反复荷载作用下的滞回性能试验,研究了超弹性SMA螺旋弹簧的恢复力特性与耗能能力,分析了加载频率、位移幅值对2种SMA螺旋弹簧滞回曲线以及等效刚度、单位循环耗能、等效阻尼比和残余位移等力学性能参数的影响;采用刚弹性模型和Bouc-Wen模型,建立了适用于整体结构分析的SMA螺旋弹簧简化恢复力模型,并利用该模型进行了数值模拟。结果表明:超弹性SMA螺旋弹簧具有稳定的滞回曲线,且具有良好的复位性能和大变形能力,可用于结构自复位控制装置的研发;数值模拟结果与试验结果吻合较好,验证了简化恢复力模型的正确性。
- 庄鹏聂攀薛素铎韩淼
- 关键词：形状记忆合金螺旋弹簧超弹性力学试验滞回性能
- 超弹性形状记忆合金棒的力学性能试验被引量：2
- 2014年
- 将超弹性形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)圆截面棒材原料加工得到标准试件。针对上述SMA棒试件进行了拟静力试验,系统研究了应变幅值、加卸载速率、循环加卸载次数对其相变应力、等效刚度、单位循环耗能量、等效阻尼比和残余应变五个力学性能参数的影响。试验研究表明,SMA棒可提供较为理想的超弹性效应。同时,由试验结果亦可观察到SMA棒的耗能和阻尼能力较低。总的来看,超弹性SMA棒可提供较大的输出力和稳定的复位性能,适合作为大尺寸阻尼器的复位器件用于工程结构的减振控制。
- 韦捷亮庄鹏王孟鸿韩淼
- 关键词：超弹性力学性能试验
- SMA弹簧-摩擦支座基础隔震体系的地震响应分析被引量：7
- 2015年
- 大尺寸超弹性形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)螺旋弹簧是一种可用于结构减振控制的阻尼器。然而,迄今为止这种超弹性阻尼器在土木工程结构隔震领域的研究较少。本文提出了一种SMA弹簧-摩擦支座(SMA Spring-Friction Bearing,简称SFB)并研究了其隔震性能。首先,在考虑材料内部相变过程的SMA本构关系模型的基础上,针对超弹性SMA弹簧的恢复力性能建立了一种便于工程应用的新的宏观现象模型。随后,推导了SFB隔震结构体系运动方程,利用MATLAB程序进行了结构地震响应的数值模拟。最后,将SFB隔震体系的地震响应与具有相同结构参数的纯摩擦支座(Pure Friction Bearing,简称PFB)隔震体系和摩擦摆(Friction Pendulum System,简称FPS)隔震体系的地震响应进行了对比分析。研究结果表明,SFB对上部结构具有良好的加速度减振效果,同时,该支座较其它两种滑动支座在降低隔震层位移峰值响应和抑制隔震支座残余位移两方面具有明显的优势。
- 庄鹏薛素铎韩淼
- 关键词：超弹性隔震地震响应
- SMA弹簧-摩擦支座滞回性能试验研究被引量：7
- 2016年
- 通过试验研究了一种新型SMA弹簧-摩擦支座(SMA Spring-Friction Bearing,简称SFB)的滞回性能。首先,研制了大尺寸NiTi记忆合金(NiTi SMA)螺旋弹簧。在此基础上,加工制作了SFB试件实物模型,对其进行了拟静力试验研究。考察了竖向压力、位移幅值和加载频率对SFB的恢复力-位移曲线以及等效刚度、单位循环耗能、等效阻尼比和等效动摩擦系数的影响。研究结果表明:SFB在水平方向呈现独特的恢复力-位移曲线;SFB的滞回曲线饱满、耗能能力较好,且具有一定的复位能力;竖向压力、位移幅值对SFB力学参数有一定影响,而在试验加载频率区间其力学参数较为稳定。
- 庄鹏薛素铎韩淼
- 关键词：滞回性能拟静力试验
