利用环形弹簧的缓冲和减震能力,提出一种具有自复位作用的环形弹簧阻尼器(Ring spring damper,RSD),将其用于钢框架结构的被动耗能减震。阐明RSD的构造特征和基本工作原理,建立了其恢复力模型。使用C++计算机语言在开源有限元程序OpenSees中,开发了RSD材料模型,将其赋予OpenSees中的单元可实现RSD的高效数值模拟。利用已有的试验结果验证了该建模方法的合理性和正确性。进而,将RSD应用于某钢框架结构的减震研究,基于OpenSees建立了该RSD减震钢框架数值模型,开展了抗震弹塑性时程计算。计算结果表明,设置RSD后,减震结构的位移响应较原始结构有明显降低,RSD减震系统表现出良好的地震防护效果。
在竖向隔震中,为同时满足高静态刚度和低动态刚度的需求,提出一种基于预压碟簧的负刚度装置(disc spring negative stiffness device,DSNSD),利用其与已有的预压弹簧装置(prepressed spring device,PSD)集成为拥有高静低动刚度的竖向隔震支座(PSD-DSNSD隔震支座)。首先对DSNSD的构造与工作原理进行详述,建立相应的力学模型,再通过Python进行数值模拟,考察上述碟簧装置的力学性能,最后利用Abaqus建立PSD-DSNSD竖向隔震支座的有限元模型进行模拟。结果表明:加入DSNSD后竖向隔震支座的隔震刚度显著降低,验证了将DSNSD用于竖向隔震增效的可行性。说明DSNSD在启动后可提供负刚度,从而有效减小整体装置的竖向刚度。
