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基于压电陶瓷材料的压电效应,设计了一种新型的压电摩擦阻尼器,通过施加电压来改变正压力,从而改变摩擦力,实现结构的半主动控制效果.介绍了该阻尼器的设计构造和工作原理;建立了该新型压电摩擦阻尼器的阻尼力模型并推导了所需预紧螺栓的刚度;进行了不同预压力下压电陶瓷致动器的驱动性能实验;并测试了预压力分别在100 N、200 N下该阻尼器在不施加电压下的被动滞回性能和常电压下的半主动滞回性能.结果表明,该压电陶瓷致动器具有一定的出力性能,且与被动控制系统相结合制成的新型压电摩擦阻尼器性能稳定,具有较好的耗能能力,能够有效地减小地震作用.

关键词: 压电陶瓷 , 压电摩擦阻尼器 , 半主动控制 , 驱动性能 , 滞回性能

基于遗传算法优化的SMABP神经网络本构模型

余滨杉 , 王社良 , 杨涛 , 樊禹江

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2016.00218

系统研究了形状记忆合金丝(SMA)应力-应变曲线、特征点应力、耗能能力及等效阻尼比随材料直径、应变幅值、加载速率、加载循环次数的变化规律;由于SMA唯象Brinson等常见本构模型无法以数学模型方式精确描述SMA各影响因素对其力学性能的影响程度,基于SMA实验结果,本工作采用BP神经网络智能算法(一种利用误差反向传播训练的神经网络算法)对其进行非线性建模,同时利用遗传算法对神经元的初始权值和阈值进行优化,进而获得了一种基于遗传算法优化的SMA BP神经网络本构模型。利用该模型对SMA实验结果进行模拟,所得结果平均误差仅为1.13%,优于未优化的SMA BP神经网络模型。结果表明,基于遗传算法优化的SMA BP神经网络本构模型,能够精确地预测SMA在反复荷载作用下的超弹性性能,避免由于初始权/阈值取值不当引起的BP网络振荡而产生不收敛的问题,同时也充分考虑了加/卸载速率的动态影响,是一种良好的速率相关型动力本构模型。

关键词: 形状记忆合金(SMA) , 遗传算法 , BP神经网络 , 动力本构模型

考虑加/卸载速率影响的Ti-Ni形状记忆合金简化本构模型

余滨杉 , 樊禹江 , 王社良 , 杨涛

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2017.06.030

系统研究了Ti-Ni形状记忆合金丝(SMA)应力-应变曲线、特征点应力、耗能能力、等效阻尼比随材料直径、应变幅值、加载速率、加载循环次数的变化规律;针对SMA唯象Brinson本构模型无法描述SMA动态力学性能的缺点,结合前述试验结果,提出了一种可考虑加/卸载速率影响的SMA简化本构模型.应用该模型对试验用SMA丝进行模拟,所得应力-应变曲线各特征点平均误差仅为3％,结果表明:所建立的速率相关SMA简化本构模型可较为精确地描述SMA在应力诱发相变过程中的超弹性力学行为,同时可反映加/卸载速率和应变幅值等主要因素对其动力本构模型的影响;该模型结构形式简单,具有较好的工程应用前景.

关键词: 形状记忆合金 , Brinson本构模型 , 速率相关 , 动力本构模型

矿物掺合料对再生混凝土力学性能的影响

张明明 , 王社良 , 张世民 , 张博

硅酸盐通报

为了研究矿物掺合料对RAC界面性能的改善效果,对174组522个活性矿物增强RAC试件进行力学性能试验,分析了矿物掺合料在不同掺量和体积率下对RAC的力学性能和变形性能影响的变化规律.研究结果表明:粉煤灰FA对RAC立方体的早期抗压强度的影响比较大,且随着掺量的增加,立方体抗压强均有不同程度的降低.随减水剂PS掺量的增加,其降幅增大,随硅粉SF含量的增加,相应降幅随之降低,但对于轴心抗压强度、劈拉强度和抗折强度,增强效果较为明显.随FA、PS和SF含量的变化,峰值应变随之降低,而弹性模量随FA、PS含量的增加而增加.

关键词: 再生混凝土 , 强度比 , 高效减水剂 , 力学性能

基于新型压电陶瓷管状驱动器的变摩擦阻尼器动态力学性能

樊禹江 , 王社良 , 曹文华

材料科学与工程学报

基于ANSYS有限元软件,结合压电材料的物理特性对新型压电陶瓷管状驱动器的驱动性能进行了仿真,获得了其最大位移、出力及响应频率特性参数,结果表明该驱动器适用于结构振动控制装置的研发；利用上述新型驱动器,提出了一种可实时调节摩擦力的智能阻尼器,并对其进行了相关动态力学性能分析,获得了其正弦简谐作用下的本构关系及相应循环一周所消耗能量的计算公式.

关键词: 新型压电陶瓷管状驱动器 , 驱动性能 , 变摩擦阻尼器 , 动态力学性能

新型压电陶瓷驱动器的特性分析

王社良 , 刘敏 , 樊禹江

材料导报

讨论了一种基于压电陶瓷的新型叠堆驱动器,并阐述了其工作原理,推导出该驱动器的力学性能公式.基于压电陶瓷材料的机电耦合特性,运用ANSYS有限元软件对此驱动器进行了数值分析,研究了其驱动性能,分析结果表明,其输出位移和输出力均与输入电压呈线性关系,在较低电压下可获得较大变形量,且具有良好的动态响应特性.该叠堆压电驱动器结构简单、尺寸小、成本低,通过输入电压即可实现位移控制,可作为较好的自适应控制驱动器应用于智能摩擦阻尼器的驱动装置.

关键词: 叠堆型 , 压电陶瓷 , 驱动器 , 耦合 , ANSYS有限元软件