为了改善涡流阻尼器在实际工程中的应用性,利用了外部电源改变装置内部磁通量大小,提出了一种新型主动控制式电磁涡流阻尼器(Electromagnetic Eddy Current Damper,简称EECD)。首先考虑磁回路有效利用磁通量及转动装置放大导体板切割磁...
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为了改善涡流阻尼器在实际工程中的应用性,利用了外部电源改变装置内部磁通量大小,提出了一种新型主动控制式电磁涡流阻尼器(Electromagnetic Eddy Current Damper,简称EECD)。首先考虑磁回路有效利用磁通量及转动装置放大导体板切割磁感应线的优点,进行阻尼器的结构设计,并对其工作原理进行详细地介绍。然后,利用电磁仿真软件(COMSOL Multiphysics)分析其在不同电流大小的情况下所产生的磁通量大小,并推导出相应磁感应强度理论公式,分析相同匝数,不同电流下的工况,结合实测数据,对比仿真、理论与试验的磁感应强度,验证理论的准确度。最后,推导出该阻尼器在电流稳定时等效阻尼系数,进而得出其电涡流阻尼力。研究结果表明:在研究速度范围内,EECD能达到设计目的,等效阻尼系数、惯质及电涡流阻尼力理论结果与试验结果基本吻合,且EECD阻尼性能接近线性;在研究速度范围内,随着电流的变化,电磁铁产生的磁通量大小及阻尼力也成正比变化;该装置滞回性能相对光滑,重复性较好,说明新型电磁式阻尼器力学性能稳定,具有可行性。
传统摩擦摆(Friction pendulum,FP)因其稳定的侧向刚度与较大的位移能力被广泛应用于桥梁结构地震保护。然而,服役荷载作用下摩擦摆移位会引起主梁抬升,影响桥梁运营安全;近场地震作用下可能引发低频共振;滑动面摩擦特性受桥址区复杂环境影响显著,震后会产生较大的残余位移。相比传统摩擦摆,变曲率摩擦摆可克服近场地震作用下可能引发的结构共振问题;形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)因其超弹性而被作为复位耗能构件广泛应用于工程结构。针对上述不足,本文集成纯摩擦滑移隔震、变曲率摩擦摆及形状记忆合金的优势,研发了一种新型形状记忆合金多级变刚度摩擦摆(SVSPI),并基于形状记忆合金滞回行为特性,提出了适用于连续梁桥的新型形状记忆合金多级变频摩擦摆隔震参数优化方法。首先,基于OpenSees平台,采用纯滑移摩擦单元与弹性多线性模型建立了多级变刚度摩擦摆数值模型,采用弹性多线性模型与弹塑性模型建立了形状记忆合金数值模型,并基于试验结果验证了模型的准确性。在此基础上,将多级变刚度摩擦摆与形状记忆合金的数值模型并联,进一步建立了形状记忆合金多级变刚度摩擦摆数值模型。以某三跨隔震连续梁桥为研究对象,对形状记忆合金多级变刚度摩擦摆进行了优化设计,进一步对比分析了形状记忆合金多级变刚度摩擦摆与传统摩擦摆地震响应。结果表明,新型形状记忆合金多级变刚度摩擦摆可有效改善减震效率与复位性能;减隔震参数优化方法能够有效确定新型摩擦摆的最优参数,也适用于不同类型的新型摩擦摆隔震结构设计;数值算例表明,主梁峰值位移(d)、支座残余位移(d R)减小率分别达到16.9%、83.6%,支座耗能(ED)增幅最大达到19.2%,桥墩墩底剪力(Fb)最大增量为7.7%。研究结论可为形状记忆合金多级变刚度摩擦摆隔震桥梁韧性提升与工程应用提供有益参考(Structural Control and Health Monitoring 2022,29 (12):e3114)。
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