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对具有负刚度特征的半周负刚度摩擦阻尼装置进行了振动台试验，以某四层钢结构框架为减震研究对象，分别在钢结构框架的一层和二层布置半周负刚度摩擦阻尼装置，研究了在不同地震动工况下结构的地震响应。结果表明，半周负刚度摩擦阻尼装置可实现结构的位移与加速度响应双重控制，安装在结构变形较大位置会获得更好的振动控制效果。

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负刚度 半周 减震 摩擦阻尼 振动台试验

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随着城市建设水平的提高和旅游业的发展,对大跨人行景观桥建设需求不断增加.应力带桥因具有简洁的结构形式和优美的建筑外观,被逐渐应用于人行景观桥中,但其固有频率低、模态间隔紧密,在风、行人等动荷载作用下易发生振动.因此,为控制应力带桥振动,提出了基于伸臂-负刚度阻尼原理的应力带桥减振控制策略.首先,基于欧拉-伯努利梁理论建立了系统广义运动方程,并提出了基于复模态的系统动力特性计算方法.其次,系统地研究了应力带桥负刚度控制系统关键参数对系统动力行为的影响规律,并确定了关键参数设计准则.最后,基于案例分析对比验证了所提控制策略对应力带桥人致振动控制的有效性.提出的应力带桥减振控制方法与相应参数确定准则可为实际工程中应力带桥的建设提供参考.

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负刚度装置 减振控制 人致振动 伸臂阻尼 应力带桥

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The shaking table test of a half-cycle negative stiffness friction damping device with negative stiffness characteristics is carried out. Taking a four-floor steel structure frame as the seismic reduction research object，the half-cycle negative stiffness friction damping devices were arranged on the first and second floors of the steel structure frame respectively，and the seismic response of the structure under different ground motions was analyzed. The results show that the half-cycle negative stiffness friction damping device can control the acceleration and displacement response of the structure，and better seismic reduction effect can be obtained if it is arranged on the position with large structural deformation. © 2024 Nanjing University of Aeronautics an Astronautics. All rights reserved.

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seismic reduction friction damping shaking table test half-cycle negative stiffness

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以形状记忆合金(SMA)滑动摩擦阻尼器(shape memory alloy slip friction damper,SMASFD)为基础,提出了一种自复位摇摆柱.在该自复位摇摆柱中,柱身为H型钢,SMASFD位于柱底强轴的两侧呈对称布置,为摇摆柱提供自复位能力和消能能力.推导了摇摆柱的滞回模型理论公式,并在ABAQUS中建立了精细化有限元模型.理论公式与数值模拟均分析了摇摆柱在往复荷载下的滞回行为,二者的结果吻合良好,并且均表明该摇摆柱具有"旗帜形"的滞回曲线;摇摆柱的滞回行为由SMASFD的力学性能和柱身的轴压比控制.研究结果表明:提高SMASFD的承载力可以有效提高摇摆柱的受弯承载力;增大SMASFD的刚度可以同时提高摇摆柱的屈服前刚度和屈服后刚度;在满足稳定性的前提下,增大轴压比会提高摇摆柱的消压弯矩和强度,但是由P-Δ效应所产生的负刚度随之增加,同时增大了柱底的塑性应变.此外,由数值模拟结果还发现,挡板可防止SMASFD夹板在变形过程中滑出,从而避免SMA螺栓受弯.

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形状记忆合金 滞回行为 自复位 数值模拟 摇摆柱

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隔震技术在提高多跨桥梁抗震性能方面已有广泛应用，然而传统隔震支座在近场脉冲地震动作用下容易产生残余位移较大、底部剪力水平较高、以及限位能力不足等问题。目前尝试解决上述问题主要有2个途径：一方面利用形状记忆合金(shape memory alloy, SMA)的隔震支座能有效控制峰值位移和残余位移，但同时会增加结构的内力响应；另一方面，利用负刚度(negative stiffness device, NSD)的隔震支座可以有效减小结构的内力响应，但可能会引起较大的残余位移。基于太平洋地震研究中心数据库提供的28条近场脉冲波，充分评估了间隙式SMA隔震支座和NSD隔震支座应用于多跨简支桥梁在四水准(小震、中震、大震和巨震)作用下的隔震性能。在此基础上，结合SMA与NSD各自的优点，提出一种间隙式SMA-NSD摩擦隔震支座并分析了其隔震性能。研究结果表明，该支座可显著降低NSD支座引起的残余变形并同时有效控制SMA支座引起的底部剪力。

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摩擦摆支座 隔震桥梁 形状记忆合金 近场脉冲地震动 负刚度

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本文通过曲梁双稳态理论设计了多稳态单胞结构。使用ABAQUS对单胞进行数值模拟验证单胞的力学性能,单胞采用双材料软硬结合,多稳态效果明显。对单胞进行加载和卸载,提取加载-卸载过程中的支反力-位移曲线和总应变能-位移曲线,发现本文设计单胞具有明显的负刚度效应和多稳态效应,同时单胞具有很好的吸能效果。

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吸能 多稳态结构 双材料

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与传统隔震支座相比，形状记忆合金(shape memory alloys, SMA)隔震支座能够提升结构的自复位和耗能能力。然而过早介入的SMA可能会增加中、小震时上部结构的内力和加速度响应。为解决这一问题，在SMA隔震支座中引入间隙形成间隙式SMA隔震支座，以满足不同设防目标的隔震需求。首先，提出了间隙式SMA支座的物理构造形式，并开展了SMA丝循环拉伸试验；随后，以两自由度的框架结构简化模型为例，探讨间隙长度以及SMA屈服力对隔震效果的影响；最后，旨在降低大震、巨震下间隙式SMA隔震支座的内力与加速度响应，进一步引入负刚度机制改进间隙式SMA隔震体系，并探究了负刚度-间隙式SMA支座隔震的可行性。计算结果显示，间隙式SMA隔震支座可以有效降低中震、小震时上部结构的内力与加速度响应；上部结构加速度响应与间隙长度负相关，与SMA屈服力正相关；下部结构位移响应与间隙长度正相关，与SMA屈服力负相关。引入负刚度后，间隙式SMA支座可在有效控制大震或巨震下支座位移响应的同时，显著减小上部结构内力与加速度响应。

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形状记忆合金(SMA) 隔震支座 减震性能 摩擦摆系统 负刚度

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超材料是人工设计的结构,根据需要可设计出具有负泊松比、等效负质量、负刚度等特性的超材料。本文设计了一种具有负泊松比特性的局域共振声子晶体超材料结构,通过模态仿真分析其带隙特性,讨论不同几何参数对超材料带隙特性的影响,并通过声子晶体局域共振理论对负泊松比结构进行优化设计,从而得到更低频的带隙。结果证明,通过降低负泊松比结构的壁厚来减小弹簧弹性常数可以降低带隙的频率。该结构可进一步用于低频俘能器的设计。

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带隙 局域共振声子晶体 负泊松比

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本发明公开了一种风力发电机双向负刚度阻尼增效系统，涉及风力发电机技术领域，包括伸臂牛腿、拉索、支撑梁、预压弹簧、伸臂桁架、铰接柱、底座、阻尼器和铰支座，借助伸臂牛腿将风机塔筒上部转动变形转化为伸臂牛腿端部竖向位移，实现第一重放大效应；伸臂牛腿端部竖向位移借助拉索传递带动铰接柱绕底部的底座转动，进而转化为更大的伸臂桁架端部竖向位移，实现第二重放大效应；铰接柱转动带动预压弹簧转动，从而释放预压弹簧的预压力，并推动铰接柱和伸臂桁架进一步向着转动方向运动，产生了负刚度力，进一步地放大阻尼器的变形，实现第三重放大效应。本发明能够有效控制外部荷载作用下风机任意水平方向的不利振动，便于安装于风机塔筒内部。

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本发明公开了一种针对既有隔震结构的多模式频率无关附加隔震系统，属于工程结构隔震领域，包括负刚度系统和环簧系统，负刚度系统包括T形杆和预压弹簧，T形杆的顶端与上部结构基础铰接，T形杆的底端与基础地面铰接，T形杆的两侧端分别通过一个预压弹簧与固定在上部结构基础上的竖挡板连接；环簧系统包括两个环簧装置，两个环簧装置均包括滑动台、三角挡板、竖杆、内杆和环簧组，环簧组包括交替堆叠设置的外环和内环。本发明采用上述结构的针对既有隔震结构的多模式频率无关附加隔震系统，以被动控制的方式实现多种频率无关的附加阻尼滞回形式，可针对控制震后残余变形、隔震层变形、上部结构地震响应等差异化隔震目标提供有效性能提升方案。

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