土木工程专业工民建方向毕业设计.doc
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1、土木工程专业工民建方向毕业设计 作者: 日期:2 个人收集整理 勿做商业用途具有高刚度的提高流体阻尼器配置的开发与测试结构道格拉斯体育泰勒总统泰勒设备公司90泰勒驱动器。北托纳旺达,纽约141200748716694-0800迈克尔康斯坦丁努,博士,教授,纽约州立大学布法罗分校土木工程系132 Ketter厅布法罗,纽约州14260人们普遍公认的,具有高刚性的结构特点可以作为具有相对较小的位移发生时的震动输入。这些小挠度执行附加阻尼元件等已被证明是非常困难的。结合流体阻尼器,一个简单的机械切换支撑组装放大结构的小排量的同时,生产所需的阻尼力进行了研究.切换括号和流体阻尼器安装32000磅结构遭
2、受地震地面上的大地震摇表的议案瞬变,提供测试结果.引言增加减震装置结构,以提高冲击和震动输入下的性能的概念已被彻底证明了广泛的应用,在过去一个世纪。这些应用范围从汽车悬架,建筑和桥梁,受到武器的军事结构的影响. 根据不同的应用,最优的阻尼水平千差万别。例如,汽车悬架通常在2030%的临界范围阻尼,利用所谓的液压减震器,提供所需的阻尼水平。受到风输入的高楼大厦往往配备各类减震器提供5-10的总阻尼,其中包括从结构本身只有13%。军事系统固有的坚固耐用,但往往是根据武器优化?通过增加阻尼非常大的金额,往往相当于100%-2000的临界品位休克。泰勒和康斯坦丁努(1994)8和泰勒和李(1987)9
3、提供额外的背景和历史数据的使用上,增加了结构的阻尼.康斯坦丁努,等。 (1996)1宋和Dargush(1996)6上使用的阻尼器在建筑和桥梁结构的报告. 实施内相对僵硬的结构系统阻尼装置已被证明是非常困难的.这是由于小的位移,发生这种类型的结构时受到震惊和/或震动输入。阻尼元素,如果需要跨越建设海湾,附件和支撑要素固有的灵活性,成为一个重大问题,这个问题变得更加困难。为了消除过多的支撑和附件挠度,这些元素必须作出大规模的截面积和惯性弯矩。然而,甚至当一个设计可容纳重,超大的成员结构,减震装置本身固有的灵活性成为一个设计问题.例如,考虑图简单的长方形建筑湾。 1,其中包括一个完整的流体阻尼器简
4、单的斜撑。这个海湾是高10英尺,30英尺宽。假设建设是相对刚性,结构工程师预计约0.5横向漂移(作为层高百分比表示)产生之前,会发生夸张的形式在图描述了这种横向漂移。 图1建设海湾与阻尼使用简单的几何和解决斜撑长度下都显示位置,显示一共只有0。56英寸对角线缩短下定义的输入.这种类型的流体阻尼器的一个典型的设计规范要求总挠度基于以下总结:0。5的故事漂移下的动态运动56英寸抗震设计规范的安全系数(100)=。56英寸提供的热膨胀/收缩= 。13英寸,共有所需的偏转能力= 1。25英寸。一个简单的流体阻尼块布局如图2,流体通过一个活塞头配置orificing产生的阻尼力.托架(基于图1的尺寸)对
5、于一个典型的建筑,阻尼器会在50,000100,000磅的泰勒和康斯坦丁努(1994年)的范围内,输出力8报道?现实世界的工作压力?建设阻尼器不同从2,000-10,000 PSI。阻尼压力低于2000磅过大的设备的价值结果。 10,000磅以上的压力,需要特殊和昂贵的设计考虑。当一个设计了阻尼器适用于小挠度,经营2,00010,000磅,可压缩性工作流体和压力阻尼器的clinder壁扩张的压力不容忽视。这些影响都共同采取行动,这样的阻尼器,将需要提升业务水平的流体压力的有限位移量。这种效应被称为:上升偏转或鼻子的角度阻尼力 挠度曲线,并通过测试阻尼器的一个阶梯函数的速度输入验证。一个合理的近
6、似这种效果通常可以由液柱流体的压缩比例的总长度乘最大的阻尼压力倍减振器的活塞ully在一个方向偏移。泰勒(1971)7,硅胶减震液的各种制造商已经发表在8000 psi的5的体积压缩的压缩值的报告。加或减1。25英寸的位移,在我们的例子中,将出现上升的最大挠度当活塞完全抵消在一个方向,然后向相反的方向流离失所。如果我们假设8000 psi的工作压力,使用硅为5的压缩值,阻尼器将有一个上升的偏转:本文为互联网收集,请勿用作商业用途文档为个人收集整理,来源于网络 0。5(21。25)=。125英寸因此,要达到充分的阻尼力阻尼器位移的要求.125英寸。实际产生的动态位移是0.56英寸的僵硬结构定义。
7、因此,阻尼器基本上浪费了结构的位移只是建立以充分发挥其阻尼力值的近四分之一.第二个问题是阻尼响应时,阻尼器在其上升偏转偏转范围经营,提供了非常少的能量消耗。这是由于相对较低的力量提供的,而事实上,流体的初步反应是有点弹性性质,甚至提供电阻流程的阻尼孔,。如果设计师希望保持风或重复地震输入下的弹性结构,偏转将被限制在较小的值比.56英寸产生。这将进一步降低阻尼器的成效. 图2 流体阻尼器改进的阻尼配置的发展在刚性结构提供足够的阻尼性能的最直接的解决方案是简单地使用大口径阻尼器在非常低的压力下采取行动,以尽量减少上升时间的影响。该解决方案是不切实际的,在阻尼器,打包由于其大信封,再加上一个同样高的
8、成本变得困难。第二个直接的解决方案是找到一个可压缩流体。这个解决方案也已证明是不切实际的,因为目前所有可用的产品与较低的压缩或者有毒,易燃,或温度敏感。一个更有效的解决方案涉及利用杠杆式的机制,在阻尼器安装点,同时减少所需金额的作用力乘以建筑物的偏转。这种方法研究了先前各研究人员。图3描述了一个典型的解决方案,在这种情况下,大成公司的梦幻?系统,日比野,等报告. (1989)3。图3结合了驾驶臂铰链销连接列和上层的大幅支撑柱.最终的结果是,使用一个简单的机械杠杆,以增加有效阻尼中风。不幸的是有实际使用,如在建筑物或桥梁结构设计的主要障碍。首要关注的是,整个机制的设计必须有非常小的弯曲或在其元素
9、的应变.否则,弯曲的机制本身是同一水平的上升直接作用减振器偏转,从而获得无设计改进.僵化机制的要求,必须使用极为密切的配合,最好用圆锥滚子轴承或类似的紧密间隙轴承,铰链点。此外,所有的机械该机制的链接必须是相对大而重,以防止弯曲载荷下。一个梦幻般的系统的第二个问题,涉及面议案。由于地震和风力的运动很少将被应用于一个单一的建设轴沿,支撑系统必须接受,没有屈曲或结合大量平面的议案。从图中可以观察到。 3,相同的铰链点必须紧密配合,让平面反应不能绑定在平面方向,这是非常困难的事没有过多的费用.图3插图梦幻般的系统切换的支撑机制这一研究项目涉及改进机制的发展,消除与传统的设计方法,以减振器安装在一个相
10、对僵硬的结构问题。早在设计过程中,人们认识到存在类似的问题在行动(运行机制)小型武器的设计,特别是那些无所不包的半自动或全自动射击模式与机制。在这种武器的类型,作用机制必须是轻量级出来的必要性,但足够的刚性,坚决查封的武器武器发射时膛。此外,行动必须是能够关闭和解锁的臀位允许允许提取和燃煤墨盒的弹射发射,周期,加上饲料和室另一轮。所有这些功能都必须获得一个低的作用力。小武器设计的审查显示切换机制的成功应用,以完成上述任务。其中之一是所谓的杠杆作用,在火山,亨利和温彻斯特重复步枪,大约1845 至今。二是,首先由瑞士军队改编在1900年,德国军队在第一次世界大战和第二次世界大战中使用的鲁格手枪(
11、鲁格)。这两个武器之间存在某些相似之处,由于购买手枪的行动的基本设计,原先从雨果博查特,曾在1890年被聘为工程师温彻斯特武器的事实。图4是所谓的原理?切换臀位,由乔治鲁格的专利1900,描绘完整的后坐力的位置。当臀位幻灯片返回到电池(前锋),切换几乎完全伸展,作为一个惯性臀位锁。 图4 切换臀位机制的模型po8鲁格手枪 图 5 切换括号阻尼系统检测过架这一机制,以适应建筑框架,涉及使用切换为斜撑,安装阻尼器的一端与近似切换支点,另一端连接到建筑框架.基本设计图描绘. 5,这也是本报告实际帧测试。在此配置中,在一个相对较小的建设框架的横向偏转会导致在阻尼器的更大的偏转,由于切换机制,在阻尼器安
12、装点乘以变形。各种刚体几何研究的进行,这表明在3和4之间,全尺寸的框架可用偏转放大倍率。由于所需的阻尼耗能是一个特定的值,使用切换括号乘以挠度减少从阻尼器本身所需要的力量,因为每个周期吸收的能量是不可分割的阻尼力与尊重流离失所。请注意,在图测试配置。 5因使用现成的施工材料和部件。在一个实际的结构,连接细节将固定在每个括号连接梁列交界处,以尽量减少弯曲应力。图5还解决了平面外屈曲的条件,因为切换的低角度偏转允许使用简单的弯曲连接。在这种情况下,所需的曲被确定为第一个四分之一英寸厚的钢板,弥补切换两种结构管件之间的焊接到位。类似的板弯曲用来连接切换机制的建设框架.弯曲的允许使用低力添砖加瓦的阻尼
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