一个被动摩擦地震元材料基隔离器 (PFSMBI) 的建模,设计和实验室测试
Shayan Khosravi1, Mohsen Amjadian1
1Department of Civil Engineering, University of Texas Rio Grande Valley, Edinburg, TX 78539, USA.
Materials (Basel, Switzerland)
|January 25, 2025
概括
一种新的被动摩擦机械元材料地震隔离器 (PFSMBI) 系统通过创建低频带间隙和利用摩擦共振来消耗能量,有效地减轻建筑物中的地震危险. 对棒滑运动的计算对于准确的性能评估至关重要.
科学领域:
- 结构工程 结构工程
- 机械工程 机械工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 地震危害对多层建筑构成重大风险.
- 现有的地震隔离系统需要加强,以更广泛地减轻频率.
- 新型元材料为先进的地震保护提供了潜在的潜力.
研究的目的:
- 从理论和分析上建模一个新的被动摩擦机械元材料地震隔离器 (PFSMBI) 系统.
- 调查PFSMBI系统在多层建筑中减轻地震危险的能力.
- 评估关键参数和stick-slip运动对系统性能的影响.
主要方法:
- 为四个格子配置推导的管理方程.
- 进行了参数研究,以优化PFSMBI系统参数.
- 一个采用PFSMBI系统的六层基层隔离建筑的动态建模.
- 卢格勒摩擦模型用于研究滑运动效应.
- 为实验验证而开发的小型原型.
主要成果:
- PFSMBI系统有效地将建筑物的自然频率从使用低频带间隙 (<20 Hz) 的占主导地位的地震频率转移.
- 单元细胞内的摩擦共振器通过共振增强了能量消散.
- 优化的PFSMBI系统显著降低了地板加速和楼层间漂移.
- 棒滑运动显著影响能量消耗;忽视它会高估性能.
结论:
- PFSMBI系统显示了在多层建筑中减轻地震危险的巨大潜力.
- 格子结构,摩擦共振器和低频带隙是系统有效性的关键.
- 准确的建模和考虑棒滑运动对于使用PFSMBI系统的可靠的地震隔离设计至关重要.
