摘要：地震超材料是在亚波长范围内设计的能够改变地面局域特性的人工复合材料,其周期排列组成的周期结构对调控波和波衰减具有明显的效果,通常基于布拉格散射或局域共振机制产生带隙,使带隙范围内的地震波无法通过。对于地震超材料的研究,其构型设计十分关键。然而,传统的结构设计方法依赖研究者的经验和大量重复的尝试,效率低且难以满足设计需求。随着计算机性能的发展和各种模型算法的提出,使逆向设计结构构型成为可能,以深度学习为代表的逆向设计方法可以在更广阔的参数空间寻找最优结构分布。本文对地震超材料设计方法的研究进行综述,介绍传统的设计研究和逆向设计的常用方法及其应用,并对深度学习在周期结构逆向设计的应用进行阐述。最后指出当前研究中所存在的问题,并对地震超材料结构设计领域未来的发展进行展望。

摘要：为研究设置高延性水泥基复合材料(ECC)后浇区的墙-梁平面外节点的抗震性能,考虑墙内钢筋预埋方式、节点区钢筋连接方式、剪跨比、板宽度等因素,设计了7个装配式节点及1个对比节点并进行了拟静力试验,得到该类节点的破坏形态、滞回性能、承载力、刚度退化、耗能能力等,并采用四种损伤模型对其损伤演化过程进行分析。试验及损伤模型分析结果表明:节点以梁端弯曲破坏为主,墙破坏轻微;后浇区采用ECC可以有效提高节点的延性与承载力;墙内钢筋采用双层预留焊接锚板的连接方式优于采用横向钢筋约束;后浇区内钢筋采用弯起钢筋搭接、弯钩钢筋连接、套筒连接等形式均能有效传递钢筋应力;弹塑性耗能差模型能较好反映加载过程中节点的损伤状态,应用方便且计算结果更为精确。

摘要：高耸、轻柔的风力机钢塔筒结构在风荷载作用下的抗疲劳设计是一项重要且难度较大的工作,该文主要探讨其风致疲劳的分析理论与方法,并在某典型风力机结构中加以应用。建立了包含“叶片-机舱-塔筒-基础”的风力机结构整体有限元模型;基于气象站的气象资料推导得到了风力机位置处的风速风向联合分布函数;对风力机钢塔筒结构进行了风振响应时域分析,系统地建立了风力机钢塔筒结构合理考虑叶片旋转效应、风向及低应力幅循环对疲劳损伤有折减影响的风致疲劳寿命时域和时-频域分析方法。研究表明:叶片旋转效应对钢塔筒响应的均方根值影响较为显著,风力机钢塔筒结构风致疲劳寿命分析需考虑叶片的旋转效应。风向对钢塔筒结构的风致疲劳累积损伤影响较大,在风向出现概率较大的区间产生的风致疲劳累积损伤较大。相对于时域分析方法,时-频域分析方法计算得到的钢塔筒结构疲劳寿命均偏低,且计算较简便。建议采用雨流修正后的等效应力法、TB-2和Dirlik公式来进行风力机钢塔筒结构的风致疲劳寿命预测分析。针对实际设计需求,兼顾安全性和经济性,建议采用不同的风致疲劳分析方法。

摘要：以核电厂转运-清洗间结构为原型,建立无悬挑的转运-清洗间结构和带悬挑的转运-清洗间结构有限元模型。通过对两个模型展开模态分析和动力时程分析,分析大悬挑对转运-清洗间结构抗震性能的影响,探讨转运-清洗间结构的动力特征和抗震性能。结果表明:转运-清洗间的结构刚度大、自振周期短,在超设计基准地震动作用下的地震反应较小,结构整体仍处于弹性工作状态;大悬挑显著降低了转运-清洗间结构的刚度,延长结构的自振周期,同时结构也增大了整体地震反应,但这种增幅并不大,带悬挑的转运-清洗间完全满足抗震性能要求。

摘要：结构在地震作用下发生均匀损伤或均匀变形可以避免出现薄弱层和集中损伤,且结构整体抗震性能可得到全面提升。以此为目标对结构进行抗震优化设计具有重要的理论和工程意义,但相关的理论和规律性研究尚不够系统深入。针对目前结构优化算法计算效率较低的不足,提出基于差分进化算法和粒子群算法的混合智能算法,并给出结构优化计算流程。针对弯剪型框架结构,以弹性动力时程分析中结构各层的层间相对位移相等为优化目标,基于混合智能算法对结构楼层刚度进行优化设计,获得了楼层刚度的最优分布规律。在此基础上研究了地震动随机性和梁柱刚度比等因素对优化结果和刚度分布规律的影响。基于曲线拟合和等效理论分析,建立楼层最优刚度比和等效最优截面尺寸比的多项式函数。通过与现有研究成果的对比,验证所建立的经验函数具有较高的精度,可为面向均匀变形的结构优化设计提供准确有效的参考依据并可提高计算效率。

摘要：为了控制河南艺术中心标志塔的风致振动,提出了一种采用十字形万向铰轴实现多向振动控制、采用摩擦阻尼片提供附加阻尼、采用放射型弹簧提供附加刚度的新型悬吊式TMD。根据标志塔结构的动力特性,设计加工了足尺TMD,通过实验室试验对其动力性能进行了测试,并将该TMD安装在实际结构上,依据实测频率和阻尼对其参数进行了现场调整。研究表明,该TMD装置具有构造简单,稳定性和持久性好等优点。

摘要：目前的连续体优化设计通常局限于局部优化和材料拓扑优化,工程应用可行性偏弱。此外,基于满应力的优化设计对复杂荷载形式和材料非线性特征的考虑不够充分,无法直接指导结构弹塑性优化设计。基于工程结构的力学特征、几何形状和荷载模式,探究连续体的截面及形状优化的理论方法和力学解析解具有重要的理论和工程价值。将工程结构等效为变截面连续悬臂梁,将风荷载和地震作用等复杂荷载简化为均布荷载、倒三角荷载和与惯性力相关荷载三种荷载分布形式,针对具有圆环形和箱形等典型横截面的结构,根据满应力理念将结构沿高度方向应力相等或相近作为优化目标,通过建立截面弯矩的不同表征形式并考虑材料非线性研究面向满应力优化的连续结构截面优化理论和解析形式。同时给出结构最优刚度分布解析表达。通过有限元分析对理论方法和结果的正确性进行充分验证,研究结果表明:在结构弹性阶段及塑性阶段,按解析解结果设计截面尺寸的结构均可实现满应力理念;在静力和动力作用下,优化结果均有良好效果;不同荷载形式和截面类型下的最优截面尺寸分布及最优刚度分布是不同的,应根据工程需求进行具体优化设计。

摘要：汶川地震中大量钢筋混凝土结构房屋柱端严重破坏、甚至引起房屋倒塌,没有形成'强柱弱梁'破坏机制.本文从空间梁柱节点受力分析、模型试验和有限元数值分析3个方面论述了钢筋混凝土空间梁柱节点在45°方向地震作用下的破坏机制,在现行抗震设计规范规定沿结构两个主轴方向分别计算地震作用并进行抗震验算的设计方法中,没有考虑45°方向地震作用是造成不能形成'强柱弱梁'破坏机制的主要原因之一,指出了在框架结构'强柱弱梁'抗震设计中应考虑45°方向地震作用的必要性.

摘要：为了解决地震模拟振动台控制系统设计时将试验试件假定为刚性质量造成的控制系统控制频带窄、稳定性差、地震记录再现精度低等问题,通过系统建模分析了单自由度、多自由度柔性负载在刚性负载设计参数、空载设计参数控制下的系统性能.结果表明,柔性负载在空载设计参数下的系统稳定性更优.实例仿真表明,空载设计参数控制下系统稳定性得到大幅度改善.

摘要：为明确连接刚度对调频型颗粒阻尼器(Tuned Particle Damper,TPD)减震控制效果的影响,确定实际可用的较优的阻尼器连接刚度范围,设计制作了某钢筋混凝土框架结构1∶30缩尺试验模型及可用于该试验模型的调频型颗粒阻尼器,设计了不同的TPD连接刚度,通过系列振动台试验研究了连接刚度对该型阻尼器减震控制效果的影响。结果表明:合理设计的TPD能有效降低地震荷载作用下结构的位移响应;TPD与受控结构的连接刚度对TPD减震控制效果影响显著,TPD自振频率与结构控制方向基频之比在0.90~1.10内,TPD减震效果较优。