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減振技術(shù)論文

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減振技術(shù)論文

減振技術(shù)論文范文第1篇

關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計;相關(guān)問題;

中圖分類號:TU318 文獻標識碼:A

引言:由于開發(fā)商對于建筑物的地震破壞原因和破壞程度沒有足夠的了解,導(dǎo)致建筑物在抗震設(shè)計方面存在十分大的困難。所以,我們不僅要追求建筑物的造型美觀,還有考慮建筑物的抗震設(shè)計。要為人們營造一個安全舒適的生活環(huán)境。針對地震問題我們要在房屋結(jié)構(gòu)找突破點。只有設(shè)計出抗震、牢固的建筑結(jié)構(gòu),才能保障人類的人身安全。

一、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)因素分析

建筑物按建筑結(jié)構(gòu)分類可分為:砌體結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等。建筑物結(jié)構(gòu)形式的確定,與其抗震能力是密切相關(guān)的。相關(guān)的科學(xué)研究表明,在遭遇相同等級的地震災(zāi)害后,采用鋼結(jié)構(gòu)的建筑物受損壞的程度明顯要低于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物。日本也是一個多地震的國家,其鋼結(jié)構(gòu)的房屋建筑占全國建筑的半數(shù)以上,也是其在遭遇地震后人員傷亡較少的主要原因之一。目前,我國的建筑抗震系數(shù)系統(tǒng)依舊是不完善的,不能確保結(jié)構(gòu)設(shè)計人員準確、有效地應(yīng)用。歷次地震災(zāi)害表明,影響抗震系數(shù)的因素是很多的,比如其抗震的等級、建筑物的類別、場地類別、建筑物總高度等。為了促進其實際工作的需要,應(yīng)對各種相關(guān)因素和相關(guān)參數(shù)展開一系列的優(yōu)化分析,得到一個最優(yōu)的設(shè)計方案。房屋建筑的抗震性能與許多因素有關(guān)系,比如其建筑的體型設(shè)計。汶川地震震害表明 , 許多平面形狀復(fù)雜 , 例如平面上的較大外凸和凹陷、不對稱的側(cè)翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。海城地震和唐山地震中有不少這樣的震例。而平面形狀簡單規(guī)則、傳力途徑明確的建筑在地震中都未出現(xiàn)較重的破壞;有的甚至保持完好。上述情況表明,很多損害嚴重的建筑物的設(shè)計方案不是很合理,如果能夠選擇一個好的設(shè)計方案,震后損失可能會減小很多。

二、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的要點

在我國,對于建筑物抗震設(shè)計的要求是采取“三水準設(shè)防、兩階段設(shè)計”的標準。在這種標準的影響下,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)歷了柔性設(shè)計、剛性設(shè)計、結(jié)構(gòu)控制設(shè)計和延性設(shè)計四個階段。但是由于地震產(chǎn)生了很多不確定因素,導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)存在非常大的偶然性和復(fù)雜性,甚至還有計算模擬與實際情況的不符的情況出現(xiàn),導(dǎo)致計算結(jié)果誤差很大。所以,我們不僅要考慮建筑物良好的概念設(shè)計,還要提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能。具備完善的建筑結(jié)構(gòu)體系。一個良好的建筑體系,對于建筑業(yè)是十分有必要的。在實際的建筑抗震設(shè)計時,要注重依賴建筑結(jié)構(gòu)體系的協(xié)同工作,從而使建筑物中的每個構(gòu)件都能夠共同工作。所以,這就需要建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件在允許受力的情況下不僅能夠具有良好的耐久性,還要能夠在高壓,強力的作用下共同工作。在砌體結(jié)構(gòu)的建筑中避免建筑結(jié)構(gòu)單純的依靠建筑結(jié)構(gòu)自身剛度來承受載荷。充分提高建筑物材料利用率的協(xié)同工作。從建筑物抗震設(shè)計經(jīng)驗表明,材料的利用率越高,結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作能力也就越高。

三、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中的主要問題

1、建筑結(jié)構(gòu)體系的合理選擇。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中最主要的一方面就是結(jié)構(gòu)體系的選擇,它的合理選擇決定著建筑物的安全性。對于建筑結(jié)構(gòu)體系的合理選擇應(yīng)注意以下兩個方面的設(shè)計:(l)體系應(yīng)具有合理的地震傳遞途徑和明確的計算簡圖。在這個過程當中,房屋內(nèi)部結(jié)構(gòu)的布置,應(yīng)使得更多的受力在主梁上,并且使垂直重力以最短的路徑傳遞到主受力部位;豎向構(gòu)件的布置,要讓豎向構(gòu)件的壓應(yīng)力接近均勻(2)建筑體系應(yīng)具有合理的強度。一個良好的建筑物必須要有合理的強度進行支撐,一些建筑的薄弱部位要由合理的強度防止:在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計方面,要保證節(jié)點不受破壞,要使梁、柱端的塑性盡可能的分散;對于容易出現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié),必須提高薄弱部位的抗震能力。

2、抗震場地的選擇??拐饒龅氐倪x擇直接影響建筑物的抗震設(shè)計工作,應(yīng)選擇有利的抗震場地,要避開對建筑抗震不利的地段。地震對于地面的危害是十分巨大的。地震造成的地裂和地表錯動,直接使得房屋倒塌,結(jié)構(gòu)損壞。所以,選擇抗震場地不能選擇易液化土地、軟弱場地、狀態(tài)明顯不均勻等場地;如果不能避免不理的場地,可以采用適當?shù)目拐鸫胧┻M行加強強度:對于地震時有可能存在的地裂或者滑坡的場地,必須采取科學(xué)合理的措施進行穩(wěn)定;如果地基需要建立在最近填土和土層十分不均勻或者軟弱粘性土層時,必須采用樁基、地基加固和加強基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的處理措施。

建筑工程選址應(yīng)注意的問題:四川汶川地震的震害情況表明,那些建在斷裂帶上和斷裂帶沿線的建筑物都完全倒塌,破壞極其嚴重。因此,建筑物建設(shè)地點的確定是極其重要的,它是決定建筑物抗震性能的前提條件,只有正確的選址方案,才能保證建筑物滿足建筑抗震設(shè)計的相關(guān)要求,保證其安全性、可靠性。選擇建筑場地時應(yīng)根據(jù)工程的實際需要和工程地質(zhì)、地震活動情況等相關(guān)資料,選擇對建筑物抗震有利的地段,避開對抗震不利的地段,嚴禁在地震斷裂帶及斷裂帶沿線附近建造甲、乙、丙類建筑物。應(yīng)避開地震時可能發(fā)生山體滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等次生災(zāi)害地段。汶川地震發(fā)生時,北川老縣城發(fā)生規(guī)模較大的山體滑坡,王家?guī)r山體在地震作用下瞬間崩塌,崩塌的山體傾瀉而下瞬間摧毀山下及周邊的建筑物,北川老縣城的 5個街區(qū)的大部分建筑物被厚厚的土體掩埋,造成大量人員傷亡。這樣的結(jié)果不是靠提高抗震設(shè)防等級、提高建筑物的抗震性能和措施所能避免的。所以避開此類危險地段,才能避免因選址不當所造成的嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。

3、重視建筑平面布置的規(guī)則性。在建筑平面布置方面,應(yīng)盡可能的采用抗震概念設(shè)計原則,不能使用嚴重不規(guī)則的設(shè)計方案。有關(guān)資料表明,對于一些樓板布局不夠規(guī)范時,要采取相應(yīng)的樓板計算模型;對于平面不規(guī)則、立體不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu),必須采用空間結(jié)構(gòu)計算模型。結(jié)構(gòu)的規(guī)則性具體分為三個部分:第一是建筑主體必須具備良好的抗壓能力,側(cè)力結(jié)構(gòu)不能變形,要盡可能的均勻;第二是建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置,建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置要注重同一側(cè)的強度要均勻;第三是建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置要與周圍的結(jié)構(gòu)具有相同的剛度,必須保障良好的抗扭剛度??傊?重視建筑平面布置的規(guī)則性對于建筑的抗震設(shè)計十分重要。

建筑物平面設(shè)計應(yīng)該注意的問題:建筑物的平面布置規(guī)則與否、是否對稱和具有良好的整體性,也是影響建筑物抗震性能的重要因素之一。例如酒店、公寓、商場、住宅、體育館等不同建筑物的使用功能不同,其平面布置也千變?nèi)f化,其柱距、開間、進深、隔墻的布置、樓梯的位置、電梯井的布置等也有很大差別,如果柱子、墻體等布置不對稱、不規(guī)則,使得平面剛度急劇變化,遭遇地震后,將發(fā)生嚴重的扭轉(zhuǎn)破壞。因此,建筑設(shè)計時,應(yīng)使柱子和抗震墻(剪力墻)等抗側(cè)力構(gòu)件均勻、對稱布置,剛度較大的樓梯間、電梯井應(yīng)盡可能居中布置,不要布置在建筑物的轉(zhuǎn)角處。要盡可能作到使結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布均勻、對稱協(xié)調(diào),避免突變,防止在地震作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

4、建筑物豎向設(shè)計應(yīng)該注意的問題

建筑物的豎向布置設(shè)計也將對其抗震性能產(chǎn)生巨大的影響。近些年來,由于國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展,商場、寫字樓等高層、超高層建筑越來越多,其要求底層或下面幾層大開間、大空間,這就形成了建筑物下面幾層柱子和抗震墻(剪力墻)較少,層間質(zhì)量和抗側(cè)剛度沿建筑物高度分布不均勻,在抗側(cè)剛度較差的樓層形成了對抗震極為不利的薄弱層,在地震作用下,引起較為嚴重的破壞。汶川地震中,有許多底層框架—抗震墻砌體房屋底層柱子直接破壞,建筑物由原來的 4 層直接變?yōu)?3層。主要原因就是,沿著建筑物高度方向,質(zhì)量和抗側(cè)剛度發(fā)生突變,底層柱子較少,抗側(cè)剛度較小,地震作用下,底層柱子直接壞掉。所以,建筑物的豎向布置設(shè)計時,應(yīng)盡可能使其沿豎向的抗側(cè)剛度分布比較均勻,抗震墻(剪力墻)并使其能沿豎向貫通到建筑底部,不宜中斷或不到底,盡量避免某一樓層抗側(cè)剛度過小,以避免在地震作用下,因薄弱層的存在引起建筑物的倒塌。

四、提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的建議

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計是在不斷的實例驗證中逐漸分析,日益總結(jié)歸納出來的。在目前的房屋建設(shè)當中,抗震設(shè)計是十分有必要的。所以,建筑抗震設(shè)計在建筑設(shè)計中應(yīng)該引起十分重視。為了設(shè)計出高抗震性的建筑物,在我看來需要注意以三點:第一,科學(xué)合理的建筑布局是不可缺少的,于此同時還有保證各個主要受力物體處在同一平面,在地震來臨時要能禁得住壓力。在墻段沒有發(fā)揮作用之前,需要依照“強墻弱梁”的標準實施加強建筑物的承受力,防止地震強大的破壞力。第二,要按照不同的抗震等級,對梁、柱以及墻的節(jié)點使用相對應(yīng)的抗震措施,確保建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下達到相關(guān)標準。為了保障鋼筋混凝土在地震作用下不受破壞,要科學(xué)合理的添加合適的化學(xué)試劑,加強混凝土的強度與剛度,還有注意構(gòu)造配筋的要求,尤其是要加強節(jié)點的構(gòu)造措施。第三,必須設(shè)置多層抗震防線,一個良好的抗震體系對于地震的壓力是十分重要的??拐痼w系就如果人類身體的三道防線,不同等級的地震采取不同的防線。第一層不行,還有多層防線保護。這樣的保護體系對于防震將是十分有效的。

五、結(jié)語

通過多年對于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的研究,我國已經(jīng)逐漸形成了自己的一套較為先進的、有效的抗震設(shè)計方法并日趨成熟,但是也有很多不足之處,需要我們在實踐中加以完善??傊_保建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計能高效完成,應(yīng)在遵循相關(guān)建筑抗震規(guī)范要求的原則上,進行科學(xué)的、合理的設(shè)計,確保建筑物具有穩(wěn)定的、可靠的抗震性能,達到建筑物小震不壞、中震可修、大震不倒的標準。我們有理由相信,隨著相關(guān)技術(shù)人員抗震設(shè)計水平的不斷提高,我國的建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計也會邁上更高的臺階。

參考文獻:

[l]倪廣林.對建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的若干思考田.山西建筑,2010.

減振技術(shù)論文范文第2篇

1.1設(shè)計水量及水質(zhì)

污水處理站處理規(guī)模為500m3/d,主要水質(zhì)見表1。

1.2工藝流程

原水首先通過閘門井后自流入格柵井,截留污水中的漂浮物及大顆粒懸浮物后自流進入調(diào)節(jié)池,經(jīng)過調(diào)節(jié)池后污水被提升到后續(xù)處理單元,依次流經(jīng)厭氧池、缺氧池、MBR膜生物反應(yīng)池,去除COD、TN和TP。

1.3工藝說明

原水首先通過閘門井后自流入格柵井,污水中的漂浮物及大顆粒懸浮物被截留去除,保護了后續(xù)處理單元的正常運行。格柵出水自流進入調(diào)節(jié)池,調(diào)節(jié)池具有調(diào)節(jié)進水水質(zhì)和水量的作用,使后續(xù)單元進水水量和水質(zhì)能盡可能均勻穩(wěn)定。調(diào)節(jié)池中設(shè)置潛水攪拌機,防止懸浮物過度沉積。經(jīng)過調(diào)節(jié)池后污水被提升到后續(xù)處理單元,依次流經(jīng)厭氧池、缺氧池、MBR膜生物反應(yīng)池。在厭氧池的厭氧條件下,聚磷菌吸收能快速降解的有機物,同時將體內(nèi)的磷釋放出來,為后續(xù)超量磷吸收做準備;在缺氧池內(nèi),反硝化菌將后續(xù)MBR好氧單元混合回流液中的亞硝酸鹽、硝酸鹽轉(zhuǎn)化成氮氣排除,實現(xiàn)污水脫氮,同時降解一部分有機物;在MBR生物反應(yīng)池內(nèi)懸浮態(tài)活性污泥在好氧條件下,通過新陳代謝作用,將污水中剩余有機污染物徹底分解為二氧化碳和水,氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽、亞硝酸鹽,聚磷菌超量吸收磷,通過剩余污泥排放將磷從污水中去除。為了確保出水中總磷指標達標,還設(shè)置了輔助化學(xué)除磷設(shè)備,將除磷劑投加到污水中使磷形成不溶性沉淀物隨剩余污泥排放而去除。經(jīng)過MBR生物反應(yīng)單元后,污水中絕大部分污染物已經(jīng)被去除,通過MBR膜的過濾作用,將微生物和其它懸浮物完全截留,實現(xiàn)泥水分離。透過膜的清水由抽吸泵抽取達標排放。剩余污泥暫時排入儲泥池,定期外運處置。

1.4各構(gòu)筑物出水情況

污水處理站穩(wěn)定運行后,隨機取水樣進行化驗,得出各構(gòu)筑物處理水質(zhì)見表2。

1.5運行成本

污水處理站運行成本主要由電費、藥劑費和人工費構(gòu)成,根據(jù)實際運行情況,每天電費約0.63元/噸水,人工費每天0.08元/噸水,藥劑費每天0.08元/噸水,該處理站每天實際運行費用為0.79元/噸水。

二、工藝對比

本方案工藝設(shè)計之初考慮的工藝有A2/MBR(O)工藝、氧化溝工藝、SBR工藝和A2/O工藝,經(jīng)多方比較后,得出以下結(jié)論:首先,本次連片整治的污水治理主要采用生物處理工藝。而所選擇的生物處理工藝不但要有很好的有機污染物去除能力,還需具有良好的脫氮除磷效果。其次,對于處理規(guī)模較大、用地緊張的民福家園污水處理站(500m3/d),需要采用構(gòu)筑物和建筑物少,占地省,體積?。ㄓ纱艘材軠p少土建投資)的有動力高效生物處理工藝;最后,由于工期比較緊,且施工期內(nèi)降雨較多,所選工藝需盡量減少土建工程量。目前,同時具有有機物去除和除磷脫氮功能的有動力生化處理工藝主要有氧化溝系列工藝、SBR系列工藝、A2/O工藝以及MBR工藝??傮w原理都是利用聚磷菌在厭氧條件下,吸收快速降解有機物的同時,將體內(nèi)的磷釋放出來,然后在好氧條件下,實現(xiàn)磷的超量吸收,通過排出剩余污泥實現(xiàn)磷的去除;通過硝化菌在好氧條件下,將氨氮轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽、硝酸鹽,然后通過反硝化菌在缺氧條件,吸收有機物的同時將亞硝酸鹽、硝酸鹽轉(zhuǎn)化成氮氣排出,實現(xiàn)氮的去除;有機污染物在厭氧、缺氧、好氧條件下,通過微生物的新陳代謝作用得以去除。

2.1氧化溝系列工藝

氧化溝是活性污泥法的一種變型,其曝氣池呈封閉的溝渠型,所以它在水力流態(tài)上不同于傳統(tǒng)的活性污泥法,它是一種首尾相連的循環(huán)流曝氣溝渠,污水流入其中通過活性微生物的代謝作用得到凈化。氧化溝的脫氮除磷功能,通常是主要是利用溝內(nèi)溶解氧分布的不均勻性,通過合理的設(shè)計,使溝中產(chǎn)生交替循環(huán)的好氧區(qū)和缺氧區(qū),厭氧區(qū)(或另設(shè)厭氧釋磷池),從而達到脫氮除磷的目的。目前較為流行的氧化溝有多種形式,如:Carrousel氧化溝、雙溝、三溝式氧化溝及Orbal多環(huán)型氧化溝等。氧化溝一般由溝體、曝氣設(shè)備、進出水裝置、導(dǎo)流和混合設(shè)備組成,溝體的平面形狀一般呈環(huán)形或圓形,溝端面形狀多為矩形,通常采用二沉池進行泥水分離。氧化溝的水力停留時間長,有機負荷低,其本質(zhì)上屬于延時曝氣系統(tǒng)。一般主要設(shè)計參數(shù)為:活性污泥濃度:≈1500-3000mg/L;水力停留時間:>20小時(有脫氮要求時);容積負荷:0.1-0.3kgBOD5/(m3.d)。氧化溝具有出水水質(zhì)好、抗沖擊負荷能力強等優(yōu)點。但是,由于好氧區(qū)、缺氧區(qū)和厭氧區(qū)同處一溝中,各自的體積和溶解氧濃度會因進水濃度和日常操作的變化很難準確地加以控制,因此,對脫氮除磷的效果有限,控制不好也容易發(fā)生污泥膨脹,泡沫較多,污泥上浮等問題。氧化溝工藝由于其容積負荷偏低,水力停留時間很長,雖然抗沖擊負荷能力強,但也付出生化反應(yīng)池容積比其他活性污泥法通常高出1倍以上的代價,土建工程量大,土建費用高。另外,氧化溝工藝一般都應(yīng)用于日處理量在萬噸以上的大型市政及工廠污水處理工程中,小型污水處理工程中很少應(yīng)用。

2.2SBR系列工藝

SBR是序列間歇式活性污泥法(SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess)的簡稱,是一種按間歇曝氣方式運行的活性污泥污水處理技術(shù),又稱序批式活性污泥法,其改造形式有CASS、CAST等,通常用于中小型污水處理設(shè)施。生化處理過程:污水分批注入反應(yīng)池,然后按順序進行反應(yīng)、沉淀,處理水(上清液)分批排出,然后進入閑置階段,完成一個處理過程,以上五個階段間歇交替運行,按時間編程自動控制的周期循環(huán)往復(fù)。進水初期,由于沒有向系統(tǒng)供氣,混合液中游離氧和殘留在池內(nèi)的游離氧首先被消耗,系統(tǒng)由缺氧狀態(tài)轉(zhuǎn)為厭氧狀態(tài)。曝氣初期,系統(tǒng)供氧不足,加之在靜沉、排水、閑置階段并未供氧,系統(tǒng)處于缺氧階段。在曝氣反應(yīng)階段,大量的氧氣注入反應(yīng)池(維持溶解氧在2~4mg/L之間),系統(tǒng)處于好氧階段。在運行過程中厭氧、缺氧和好氧狀態(tài)交替出現(xiàn),有機污染物通過活性微生物代謝作用得以去除,同時實現(xiàn)脫氮除磷。SBR工藝運行的周期時長依負荷及出水要求而異,一般為4-12小時,具有脫氮除磷要求是通常為8小時,每天運行3個周期。SBR池形狀以矩形為主,水深4~6米,排水時,為了不擾動沉淀污泥,通常潷水深度為總水深的1/3,則SBR水池容積與日處理污水量體積相當(如民福家園污水日處理量500m3,SBR水池有效容積就需500m3)。SBR工藝運行效果穩(wěn)定,污水在理想的靜止狀態(tài)下沉淀,效率高;池內(nèi)有滯留的處理水,對污水有稀釋、緩沖作用,有效抵抗水量和有機污物的沖擊;反應(yīng)、沉淀在一個水池內(nèi)完成,結(jié)構(gòu)緊湊。但有脫氮除磷要求時,SBR工藝也存在水力停留時間長,池容大,運行步驟多,電動閥門多的特點。由于排水時間短,且排水時要求不攪動沉淀污泥層,需要專門的排水設(shè)備(潷水器),因此,對潷水器的要求也很高。雖然SBR工藝的泥水分離是在比氧化溝工藝更理想的靜止沉淀條件下進行的,但畢竟仍是重力沉淀方式,出水水質(zhì)受制于污泥自身的沉淀性能,且出水懸浮物濃度高(通常>20mg/L),還需輔設(shè)機械過濾器等過濾裝置,建設(shè)反沖洗水池,增加水泵,風機等反沖洗設(shè)備,進行深度處理。

2.3A2/O系列工藝

A2/O工藝亦稱A-A-O工藝,按實質(zhì)意義來說,本工藝稱為厭氧-缺氧-好氧法生物脫氮除磷工藝。A2/O工藝是流程最簡單,應(yīng)用最廣泛的脫氮除磷工藝。污水首先進入?yún)捬醭?,兼性厭氧菌將污水中的易降解有機物轉(zhuǎn)化成VFAs?;亓魑勰鄮氲木哿拙鷮Ⅲw內(nèi)的聚磷分解,此為釋磷,所釋放的能量一部分可供好氧的聚磷菌在厭氧環(huán)境下維持生存,另一部分供聚磷菌主動吸收VFAs,并在體內(nèi)儲存PHB。進入缺氧區(qū),反硝化細菌就利用混合液回流帶入的硝酸鹽及進水中的有機物進行反硝化脫氮,接著進入好氧區(qū)(傳統(tǒng)活性污泥法),聚磷菌除了吸收利用污水中殘留的易降解BOD外,主要分解體內(nèi)儲存的PHB產(chǎn)生能量供自身生長繁殖,并主動吸收環(huán)境中的溶解磷,此為吸磷,以聚磷的形式在體內(nèi)儲存。污水經(jīng)厭氧、缺氧區(qū),有機物分別被聚磷菌和反硝化細菌利用后濃度已很低,有利于自養(yǎng)的硝化菌的生長繁殖。最后,混合液進入沉淀池,進行泥水分離,上清液作為處理水排放,沉淀污泥的一部分回流厭氧池,另一部分作為剩余污泥排放。本工藝在系統(tǒng)上可以稱為最簡單的同步脫氮除磷工藝,流程短,運行穩(wěn)定。厭氧、缺氧、好氧池分離,易于控制其各自運行狀態(tài),脫氮除磷效果好。該工藝處理效率一般能達到:BOD5和SS為90%-95%,總氮為70%以上,磷為90%左右。但A2/O工藝也存在如下各項的待解決問題,如:傳統(tǒng)的A2/O工藝污泥增長有一定的限度,不易提高,除磷脫氮效果難于再行提高;傳統(tǒng)的A2/O工藝好氧單元為普通活性污泥法,污泥濃度低(1500~3000mg/L),容積負荷小,導(dǎo)致水池池容大,土建費用高;泥水分離采用重力沉淀方式在二沉池中進行,出水水質(zhì)也受制于污泥自身的沉降性能,且出水懸浮物濃度高(通常>10mg/L),還需輔設(shè)機械過濾器等過濾裝置,建設(shè)反沖洗水池,增加水泵,風機等反沖洗設(shè)備,進行深度處理。

2.4A2/MBR(O)工藝

A2/MBR(O)工藝在普通A2/O工藝中引入MBR膜生物反應(yīng)器,利用膜分離替代二沉池進行固液分離,污水處理效果不受污泥性狀(例如污泥膨脹現(xiàn)象)和外界因素影響。出水細菌、懸浮物和濁度接近于零,微生物濃度(可達8000mg/L以上)、容積負荷高,占地面積小,土建費用少,污泥產(chǎn)量小。由于膜技術(shù)的引入,一方面,懸浮物被完全截留,磷隨出水懸浮物流失的渠道被徹底切斷,磷的去除效果大為改善,且效果穩(wěn)定,即使采取化學(xué)除磷措施,也不必再另設(shè)沉淀池;另一方面,可同時實現(xiàn)水力停留時間(HRT)和污泥停留時間(SRT)的分別控制,互不干擾,短水力停留時間和長污泥停留時間的狀態(tài)可以并存,這有助于長世代周期的硝化菌和其它分解難降解有機物的特殊微生物的存留和繁殖,進而也有助于這些污染物的去除。由于微生物量穩(wěn)定且不流失,除磷脫氮效果大為改善。

三、MBR技術(shù)優(yōu)勢

MBR污水處理技術(shù)有以下幾個優(yōu)點:

1.占地面積小,不受設(shè)置場合限制

傳統(tǒng)處理工藝(格柵+調(diào)節(jié)池+厭氧池+缺氧池+好氧池+絮凝池+沉淀池+消毒池)流程較長,占地面積大,而MBR膜生物反應(yīng)器由于能維持高濃度的微生物量,處理裝置容積負荷高,因此占地面積大大節(jié)??;該工藝流程簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、不受設(shè)置場所限制,適合于任何場合,可做成地面式、半地下式和地下式。

2.可去除氨氮及難降解有機物

由于微生物被完全截流在生物反應(yīng)器內(nèi),從而有利于增殖緩慢的微生物如硝化細菌的截留生長,系統(tǒng)硝化效率得以提高。同時,可增長一些難降解的有機物在系統(tǒng)中的水力停留時間,有利于難降解有機物降解效率的提高。

3.污泥濃度高,COD、BOD去除效果好

由于膜組件的高效截留作用,將全部的活性污泥都截留在反應(yīng)器內(nèi),使得反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度可達到較高水平,案例中的MBR生物反應(yīng)池內(nèi)污泥濃度最高時達到12g/L,大大降低了生物反應(yīng)器內(nèi)的污泥負荷,提高了對有機物的去除效率。

4.解決了剩余污泥處置難的問題

MBR工藝中,污泥負荷非常低,反應(yīng)器內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)相對匱乏,微生物處在內(nèi)源呼吸區(qū),污泥產(chǎn)率低,剩余污泥產(chǎn)量很少,SRT得到延長,排除的剩余污泥濃度大,可不用進行污泥濃縮而直接進行脫水,大大減少污泥處置費用。

5.出水效果穩(wěn)定

MBR工藝由于不用二沉池進行固液分離,從而解決了傳統(tǒng)工藝中出現(xiàn)的污泥膨脹問題。

6.操作管理方便,易于實現(xiàn)自動控制

MBR工藝實現(xiàn)了水力停留時間(HRT)與污泥停留時間(SRT)的完全分離,運行控制更加靈活穩(wěn)定,是污水處理中容易實現(xiàn)裝備化的新技術(shù),可實現(xiàn)微機自動控制,從而使操作管理更為方便。

四、浸沒式平板膜特點

減振技術(shù)論文范文第3篇

【關(guān)鍵詞】主動懸架;模糊控制;PID控制;仿真

中圖分類號:A715文獻標識碼: A

[Abstract] effect of automobile suspension performance directly vehicle ride comfort and handling stability, in order to overcome the passive suspension on improving vehicle performance constraints, in recent years there has been an active suspension system. Active suspension can according to the change of working conditions, real-time active adjustment and suspension produces the desired control force, the vibration suppression of body, the suspension in optimal damping state, to improve vehicle ride comfort and handling stability of.

[keyword] active suspension; fuzzy control; PID control; simulation

1引言

在懸架系統(tǒng)硬件設(shè)計不變的情況下,不同的控制規(guī)律會導(dǎo)致不同的控制效果;而且半主動懸架與全主動懸架相比僅僅是控制對象能量消耗方式不同,因此半主動懸架的控制律設(shè)計完全可以基于主動懸架的控制策略來進行,只需根據(jù)消耗能量的情況進行適當?shù)男拚?。所以對主動懸架控制策略的設(shè)計與研究就顯得更為有意義。

2半主動懸架的涵義

半主動懸架系統(tǒng)是無源控制,系統(tǒng)輸入少量的調(diào)節(jié)能量來局部改變懸架系統(tǒng)的動特性(剛度或阻尼系數(shù)),作動器價格低、能耗小、結(jié)構(gòu)簡單,又因系統(tǒng)動特性變化很小,僅消耗振動能量,故穩(wěn)定性好,同時減小振動的能力幾乎和主動懸架一樣,其控制品質(zhì)接近主動懸架。因此半主動懸架技術(shù)日益受到人們的重視,已成為當今國內(nèi)外學(xué)者和生產(chǎn)商研究和開發(fā)的熱點。

3主動懸架控制的力學(xué)模型

盡管各種懸架的結(jié)構(gòu)不同,但研究來自不平路面激勵引起車體的垂直振動都可用1/4車輛力學(xué)振動模型表示。這是因為,雖然模型沒有包括汽車的整體幾何信息,也無法用它來研究汽車俯仰角振動及側(cè)傾角振動,但它包含了實際問題中的絕大部分基本特征。當考慮如下特點時,1/4懸架是最簡單有效也最為適宜的模型:(1)在保持正確有效性的前提下,減少系統(tǒng)描述參數(shù);(2)盡量減少系統(tǒng)運行參數(shù)的數(shù)量;(3)利于控制律的探索。如果車身的質(zhì)量分配系數(shù)在0.8~1.2之間,則認為車身前后部的振動是相互獨立的,即說明研究的車型縱向結(jié)構(gòu)完全獨立,前后輪完全解禍,在對稱激勵輸入時我們就可建立代表四分之一車輛的二自由度模型。用這種模型進行分析時,求解容易,計算量小,且對于大波長、低頻激勵更有效,研究人員通常用其驗征控制理論的正確有效性。

4主動懸架控制器的設(shè)計

主動懸架控制的目的是為了達到汽車行駛平順性和操縱安全性的要求,這一般是通過以下三個方面的改善來加以衡量,即車身垂直加速度,輪胎動載荷和懸架動行程。本文中取車身加速度為控制對象,以盡量減小車身加速度為目的,建立典型的按偏差控制的負反饋結(jié)構(gòu)。其中 e 是偏差,即輸出量與設(shè)定值之間的差;u 是主動懸架控制力,作用于被控對象并引起輸出量的變化。

5半主動懸架系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)

(1)可調(diào)阻尼減振器

目前,在半主動懸架系統(tǒng)中改變彈簧剛度要比改變阻尼困難,因此半主動懸架研究主要集中在調(diào)節(jié)減振器的阻尼系數(shù)方面,即將阻尼可調(diào)減振器作為執(zhí)行機構(gòu)。

筒式減振器阻尼產(chǎn)生機理有兩方面:一是減振器油液有黏度,二是減振器油液流經(jīng)各節(jié)流口時產(chǎn)生阻力,即為減振器阻尼力。從簡式減振器阻尼產(chǎn)生機理來看,實現(xiàn)阻尼調(diào)節(jié)的方式有兩種:一是調(diào)節(jié)減振器油液的黏度,二是調(diào)節(jié)節(jié)流口的開度。

采用第一種方式(即調(diào)節(jié)減振器油液粘度)實現(xiàn)調(diào)節(jié)阻尼的減振器,根據(jù)不同的機理又可以分為兩種:電流變減振器和磁流變減振器。磁流變(電流變)減振器是以磁流變(MR)液體(分散的鐵粉微粒)為介質(zhì)的柱式減振器,通過傳感器感知懸架減振系統(tǒng)的運轉(zhuǎn),通過調(diào)節(jié)電流改變磁場(電場)強度,改變磁性流體的粘、剪特性,進而達到改變阻尼特性的目的。

采用第二種方式,通過調(diào)節(jié)節(jié)流口開度實現(xiàn)阻尼調(diào)節(jié)的減振器,是在傳統(tǒng)雙筒式減振器的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。一般有兩種實現(xiàn)方式:一是采用步進電機調(diào)節(jié)內(nèi)置于活塞上的節(jié)流口實現(xiàn)調(diào)節(jié)阻尼,這種方式通過調(diào)節(jié)活塞桿芯轉(zhuǎn)動閥片,控制活塞上的節(jié)流孔的開度大小,從而實現(xiàn)阻尼的連續(xù)調(diào)節(jié);二是在原有的雙筒式減振器基礎(chǔ)上增加中間缸和電磁閥實現(xiàn)調(diào)節(jié)阻尼。理論和實際證明,采用調(diào)節(jié)節(jié)流口開度的方式實現(xiàn)阻尼調(diào)節(jié)成本較低,易于實現(xiàn),經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化,可以較好的解決阻尼遲滯現(xiàn)象,易于商業(yè)化。國外對之進行了大量研究,并已有商業(yè)化產(chǎn)品問世。有代表性的產(chǎn)品已如美國天納克公司生產(chǎn)的電子減振器以及德國薩克斯公司生產(chǎn)的連續(xù)可變阻尼減振器。

(2)控制策略

skyhook阻尼控制策略是一種經(jīng)典的半主動懸架阻尼控制策略。美國D?KARNOPP教授提出了該控制方法。skyhook阻尼控制策略能夠大幅降低車身垂向振動加速度,而且有良好的魯棒性。其所需測試儀器少,控制算法簡單,因而是目前研究最多,也是應(yīng)用最多的方法。單一的天棚阻尼控制提高了舒適性,卻沒有解決好操縱穩(wěn)定性問題,根據(jù)天棚阻尼控制提出的地棚阻尼控制是以非簧載質(zhì)量為控制對象的一種控制策略,與天棚剛好相反。綜合天棚和地棚阻尼控制的優(yōu)點而產(chǎn)生的混合阻尼控制算法,可以兼顧平順性和操縱穩(wěn)定性的要求,目前產(chǎn)業(yè)化的半主動懸架系統(tǒng)中采用的控制策略大都是基于skyhook理論的阻尼控制策略。

半主動懸架的控制策略還有很多,比如線性最優(yōu)控制、預(yù)瞄控制、自適應(yīng)控制、模糊控制等,但出于研究中,并未真正應(yīng)用在商業(yè)化產(chǎn)品上。由于每種主動懸架的控制策略均各有利弊,因此對性能優(yōu)化的控制器的研發(fā),使各種控制策略的復(fù)合成為必然。比如說,主動降振技術(shù)的應(yīng)用。如果當路況有變時再調(diào)整懸架系統(tǒng),這就對執(zhí)行機構(gòu)提出了更高的要求,如果根據(jù)采集到的歷史信號分析預(yù)測將來的路況,使懸架系統(tǒng)根據(jù)預(yù)測做出調(diào)整,這樣的控制策略將有很大的發(fā)展前景。

(3)系統(tǒng)開發(fā)評價技術(shù)

系統(tǒng)開發(fā)評價技術(shù)包括系統(tǒng)構(gòu)型定義、系統(tǒng)與整車匹配的技術(shù)、系統(tǒng)試驗與評價技術(shù)等。半主動懸架的系統(tǒng)構(gòu)型有多種類型,應(yīng)根據(jù)應(yīng)用對象(車型、使用工況等)、欲實現(xiàn)的控制功能、成本等諸多開發(fā)目標來進行系統(tǒng)構(gòu)型的定義和規(guī)劃,根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)型定義,進行具體開發(fā)工作時,涉及傳感器、控制器、執(zhí)行器等部件的選型和集成。在系統(tǒng)開發(fā)過程及與整車匹配過程中,應(yīng)對半主動懸架系統(tǒng)的硬件在環(huán)仿真、在線標定、系統(tǒng)評價等技術(shù)給予關(guān)注。硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)中應(yīng)能夠完成整車模型的仿真分析。在線標定系統(tǒng)中應(yīng)滿足道路標定試驗的工作需要,具備數(shù)據(jù)測量、時域信號顯示、功率譜分析和結(jié)果顯示、在線調(diào)試、標定功能、懸架控制策略開發(fā)和評價系統(tǒng)。

6仿真建模及仿真結(jié)果分析

PID控制的主動懸架系統(tǒng)對于車身加速度峰值的改善非常顯著,相對于被動懸架其改善的力度達到了50%左右,雖然在動撓度和動載荷方面其控制效果不太良好,但綜合考慮的話,采用PID控制的主動懸架的性能還是要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的被動懸架。

模糊控制雖然也能改善懸架的性能,其在動撓度和動載荷方面的控制效果優(yōu)于PID控制的主動懸架,但我們可以看到在加速度這個最為重要的指標上其控制效果比不上PID控制,因此綜合考慮的話,單純使用模糊控制的主動懸架的整體控制效果比不上單純的PID控制所取得的效果。

將模糊PID控制的仿真結(jié)果,與PID控制、模糊控制的結(jié)果相比較,容易看出,模糊PID控制在車身加速度這個最重要的性能指標遠遠優(yōu)于其它三種控制策略,其對加速度的改善力度相對于被動懸架達到了65%左右,而且魯棒性也要好于其它三種控制策略。因此,從車身加速度、懸架動撓度和車輪動載荷的這三個指標的綜合考慮,模糊PID控制是這幾種控制策略中最優(yōu)的。

7 研究與開發(fā)工作展望

可調(diào)阻尼減振器的研究具有很大的潛力,方便應(yīng)用在原有車型上,利于整車企業(yè)的應(yīng)用。在實施過程中,應(yīng)以整車企業(yè)為引導(dǎo),努力培養(yǎng)像德爾福、博世、TRW、ZF、威伯科等一些專業(yè)的零部件企業(yè),由整車企業(yè)明確劃分懸架系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的權(quán)限與分工,由零部件企業(yè)的研發(fā)部門負責研發(fā)方向、確定系統(tǒng)特性參數(shù),實現(xiàn)懸架產(chǎn)品的技術(shù)積累和升級換代。懸架系統(tǒng)是個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,應(yīng)以具備生產(chǎn)懸架能力的企業(yè)為主導(dǎo),以電控系統(tǒng)開發(fā)商為配合,輔助高校和科研院所的科研力量,協(xié)同設(shè)計與開發(fā)。

目前在汽車懸架系統(tǒng)方面,我國除了鋼板彈簧懸架的設(shè)計及應(yīng)用比較成熟以外,其他的懸架技術(shù)的應(yīng)用絕大部分還處于車型引進、仿制或直接購買產(chǎn)品階段。懸架產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)滯后,一方面表現(xiàn)在設(shè)計手段落后,計算機應(yīng)力分析、動態(tài)仿真在企業(yè)中應(yīng)用還較少;另一方面沒有建立起一套完善的設(shè)計評價體系,使我國汽車懸架技術(shù)的研究和應(yīng)用與歐美等發(fā)達國家相比明顯落后。

在半主動懸架系統(tǒng)的研究開發(fā)方面,高校的相關(guān)專家及研究機構(gòu)多年來做了大量的工作,目前已取得了一定的科研成果,但還未有商業(yè)化產(chǎn)品問世。半主動懸架系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)以市場為導(dǎo)向,以促進產(chǎn)業(yè)化發(fā)展、奠定技術(shù)基礎(chǔ)和形成能力、培養(yǎng)人才為出發(fā)點,由具有較強技術(shù)實力的企業(yè)牽頭,聯(lián)合國內(nèi)外的有關(guān)研究所和高校等技術(shù)研究機構(gòu)聯(lián)合進行技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化開發(fā),研究以開發(fā)環(huán)境建設(shè)、開發(fā)技術(shù)、評價技術(shù)研究為重點,突破執(zhí)行器設(shè)計與工藝關(guān)鍵問題,形成產(chǎn)業(yè)化能力基礎(chǔ),全面提升我國半主動懸架開發(fā)的技術(shù)水平。

8結(jié)論

當前汽車工業(yè)得到迅猛的發(fā)展,汽車理論也越來越得到人們的重視。汽車懸架的主動控制技術(shù)是汽車動力學(xué)及汽車控制理論中的重要研究課題之一。論文就汽車的主動控制策略進行了一些研究,并且以桑塔納后懸架單側(cè)的結(jié)構(gòu)參數(shù)為例在用Matlab十Simulink進行仿真計算,仿真結(jié)果表明汽車的平順性得到很大的改善,并且具有較好的穩(wěn)定性。本論文在對汽車主動懸架的發(fā)展全面了解和掌握國內(nèi)外大量同類研究的基礎(chǔ)上,重點對主動懸架的控制理論、控制方法進行了比較深入的研究與探討,取得了較好的研究成果。

參考文獻:

減振技術(shù)論文范文第4篇

關(guān)鍵詞 裝載機;油氣減振;仿真;試驗數(shù)據(jù)

中圖分類號TH243 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708(2014)123-0177-02

Matlab/simulink Simulation and Test Data Analysis of Hydropneumatic Vibration Reduction System of Loader Working Device

Zheng Li-xia

Abstract This paper p resents Structure, working principle and performance of testing of hydropneumatic vibration reduction system of loader working device,establishes vibration model of hydropneumatic vibration reduction system of loaderworking device,simulates by means of Matlab/simulink software,Carries on vibration reduction performance of hydropneumatic vibration reduction system from theoretical simulation and real vehicle testing。

Keywords Loader; Hydropneumatic vibration reduction; Simulation; Test Data

1裝載機工作裝置油氣減振系統(tǒng)介紹

裝載機在行駛過程中,由于工作裝置、物料對顛簸的地面或障礙物作出的反應(yīng)對整個車輛產(chǎn)生沖擊,嚴重時整車會產(chǎn)生俯仰運動;在轉(zhuǎn)場過程和單機長距離作業(yè)時,無法有效地衰減由于高速行駛引起的振動,嚴重地影響工作效率。目前,一般裝載機工作裝置的液壓缸在行駛狀態(tài)處于中位閉鎖,與前車架之間近似剛性連接,而裝載機工作裝置油氣減振系統(tǒng)是在兩者之間安裝一套根據(jù)阻尼動力吸振原理設(shè)計的減振系統(tǒng),從而使兩者成為油氣彈性聯(lián)接。

裝載機工作裝置油氣減振系統(tǒng)主要包括氣囊式蓄能器、電磁換向閥、可調(diào)節(jié)流閥、控制電路等。裝載機工作裝置油氣減振系統(tǒng)有兩種工作狀態(tài),一是裝載機行駛時,電磁閥通電,裝載機工作裝置油氣減振系統(tǒng)工作,如圖1 a 所示;二是在鏟掘作業(yè)時,電磁閥不通電,裝載機工作裝置油氣減振系統(tǒng)不起作用,如圖1b所示。

a. 裝載機工作裝置油氣 b. 裝載機工作裝置油氣

減振系統(tǒng)起作用時 減振系統(tǒng)不起作用時

圖1 裝載機工作裝置油氣減振系統(tǒng)原理圖

1.吸油過濾器;2.工作油泵;3.多路閥動臂聯(lián);4.連接電磁換向閥和油管13的油路;5.連接電磁換向閥和油管14的油路;6.可調(diào)節(jié)流閥;7.開關(guān);8.蓄電池;9.連接電磁換向閥和蓄能器的油路;10.蓄能器;11.電磁換向閥;12.連接電磁換向閥和油箱的回油油路;13.連接動臂舉升油缸有桿腔和油管4的油路;14.動臂舉升油缸無桿腔和多路閥動臂聯(lián)的油路;15.連接多路閥動臂聯(lián)和油箱的回油油路 16.動臂舉升油缸;17.安全閥;18.回油過濾器;19.油箱

2裝載機工作裝置油氣減振系統(tǒng)性能測試

性能測試是檢驗裝載機工作裝置油氣減振系統(tǒng)的可行性和減振效果,采集試驗數(shù)據(jù)以便進行分析和處理,找到合適的充氣壓力和管路的結(jié)構(gòu)尺寸,提出合理的減振系統(tǒng)。試驗中采用梯形狀木塊作為路障,試驗車速約為20km/h。測試中,加速度傳感器的安裝位置為動臂和動臂舉升油缸的絞接處,用測試點處的加速度絕對值作為系統(tǒng)減振性能的衡量指標。

圖2 試驗中的路障模型的截面尺寸

該油氣減振系統(tǒng)減振效果的好壞直接受激振頻率、減振系統(tǒng)的剛度和阻尼、載重的質(zhì)量等方面因素的影響。在裝載機空載和滿載兩種工作狀況下,分別選擇不同的蓄能器充氣壓力和液壓管路管徑進行試驗和數(shù)據(jù)采集。液壓油和舉升油缸的結(jié)構(gòu)不能進行改動,于是采用改變液壓管路的管徑來改變減振系統(tǒng)的阻尼,分別選定管徑為φ10mm、φ19mm和徑為φ19mm +φ10mm三種方案。

3裝載機工作裝置油氣減振系統(tǒng)振動數(shù)學(xué)模型的建立

在研究過程中,裝載機工作裝置油氣減振系統(tǒng)可簡化為單自由度振動模型,如圖3。

油氣減振系統(tǒng)的運動微分方程為:

式中:x、―動臂負載m的位移、速度

y、―路面激勵的位移、速度

θ―動臂舉升油缸中心線與路面的夾角

―油液管路引起的壓降

圖3 裝載機工作裝置油氣減振系統(tǒng)振動模型

其中,系統(tǒng)油液管路阻力引起的壓降為:

即得單自由度線性振動數(shù)學(xué)模型:

4油氣減振系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型Matlab/simulink仿真曲線和試驗數(shù)據(jù)曲線的對比分析

在仿真過程中采用一種時域內(nèi)的路面模型,運用白噪聲作為路面輸入信號,利用Matlab/simulink編制動力學(xué)性能仿真程序,對裝載機工作裝置油氣減振系統(tǒng)動力學(xué)性能進行仿真,并與試驗數(shù)據(jù)作出對比分析。采用裝載機經(jīng)過路障的加速度變化作為評價目標,定量地評價減振效果。

將仿真得到的結(jié)果進行數(shù)據(jù)處理,得到仿真數(shù)據(jù)曲線和測試試驗結(jié)果的曲線對比圖。其中,試驗和仿真中的測試點均為動臂與動臂舉升油缸活塞桿絞結(jié)點位置處在豎直方向上的縱向加速度信號曲線。其中,油氣減振系統(tǒng)管路內(nèi)徑取dL=19 mm;滿載狀況下,蓄能器的充氣壓力p0分別取5MPa、2MPa、1 MPa;空載狀況下,蓄能器的充氣壓力分別取2MPa、1MPa。

圖4 滿載,p0=5MPa,dL=19 mm

圖5 滿載,p0=2MPa,dL=19 mm

圖6 滿載,p0=1MPa,dL=19mm

圖7空載,p0=2MPa,dL=19 mm

圖8 空載,p0=1MPa,dL=19 mm

由仿真曲線和試驗曲線對比圖可以看出,滿載狀況下,管路內(nèi)徑取dL=19mm時,蓄能器的充氣壓力分別取5MPa、2MPa、1 MPa時,仿真曲線和試驗曲線同時滿足蓄能器充氣壓力越高,裝載機工作裝置油氣減振系統(tǒng)的減振性能越好;并且試驗曲線的加速度峰值絕對值稍微高于仿真曲線的加速度峰值絕對值??蛰d狀況下,管路內(nèi)徑 取dL=19mm時,蓄能器的充氣壓力取2MPa、1MPa時,仿真曲線和試驗曲線同時滿足蓄能器充氣壓力越高,裝載機工作裝置油氣減振系統(tǒng)的減振性能越好;并且試驗曲線的加速度峰值絕對值稍微高于仿真曲線的峰值絕對值。

5結(jié)論

通過試驗結(jié)果和仿真結(jié)果的對比曲線可以看出,試驗結(jié)果和仿真結(jié)果雖然存在著較大的誤差,但結(jié)論一致,即蓄能器壓力在測試范圍內(nèi),蓄能器充氣壓力越高,油氣減振系統(tǒng)的減振性能越好。

由在加速度測試點處的加速度時間歷程可知,裝載機前、后橋駛過凸塊路障時均會對裝載機產(chǎn)生較大沖擊,從而加速度出現(xiàn)脈沖峰值,并且加速度峰值隨車速的提高而增大。加速度最大脈沖峰值出現(xiàn)的時刻并無明顯規(guī)律,這是因為加速度最大脈沖峰值既有出現(xiàn)在車輪接觸凸塊路障時的,也有出現(xiàn)在車輪落地時的;既有出現(xiàn)在前輪過凸塊路障時的,也有出現(xiàn)在后輪過凸塊路障時的。這就造成鏟斗質(zhì)心加速度出現(xiàn)脈沖峰值的時間不一致的原因。

參考文獻

減振技術(shù)論文范文第5篇

關(guān)鍵字:粘滯阻尼器,抗震,原理,設(shè)計

一.概論

最近幾年,地震在我國頻繁發(fā)生,給人們帶來了生命財產(chǎn)的嚴重損失,所以抗震成為保證結(jié)構(gòu)安全的重要任務(wù)。現(xiàn)在世界各國普遍采用的傳統(tǒng)抗震方法為“延性結(jié)構(gòu)體系”,它的設(shè)防目標是“小震不壞、中震可修、大震不倒”。

在現(xiàn)代建筑的設(shè)計中,積極抗震方法已是大勢所趨,尤其是消能減震的設(shè)計方法。結(jié)構(gòu)消能減震體系是一種新的抗震防災(zāi)技術(shù),是把結(jié)構(gòu)的一些非承重構(gòu)件(支撐、剪力墻、連接件等)設(shè)計成消能構(gòu)件,或在結(jié)構(gòu)的一些部位(層間空間、節(jié)點、連接縫等)裝設(shè)消能裝置,在小風或小震時,本身有足夠的側(cè)向剛度以滿足使用要求,結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài);當出現(xiàn)大震或大風時,隨著側(cè)向變形的增大,消能構(gòu)件先進入非彈性狀態(tài),產(chǎn)生比較大的阻尼,消耗輸入結(jié)構(gòu)的大部分能量,迅速衰減結(jié)構(gòu)的振動反應(yīng),使主體結(jié)構(gòu)避免出現(xiàn)明顯的非彈性狀態(tài)。

消能減震結(jié)構(gòu)體系與傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)體系相比,具有安全性 、經(jīng)濟性、技術(shù)合理性和震后易于修復(fù)或更換的優(yōu)點,故本文將對粘滯阻尼器做一系列的抗震設(shè)計探討。

二、粘滯阻尼器

粘滯阻尼器的研究始于20世紀80年代末,美國和日本起步較早,目前已經(jīng)運用到大量工程中,相應(yīng)的也制定了設(shè)計規(guī)范、規(guī)程和設(shè)計手冊。國內(nèi)則相對起步較晚,始于20世紀90年代初。目前我國已在阻尼器的實驗研究、開發(fā)以及工程應(yīng)用等方面已取得一定的成就。《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)也包含了應(yīng)用阻尼器相關(guān)方面的內(nèi)容。

粘滯阻尼器由缸筒、活塞、粘滯流體和導(dǎo)桿等組成。缸筒內(nèi)充滿粘滯流體,活塞可在缸筒內(nèi)進行往復(fù)運動,活塞上開有適量的小孔或活塞與缸筒留有空隙。當結(jié)構(gòu)因變形使缸筒和活塞產(chǎn)生相對運動時,迫使粘滯流體從小孔或間隙流過,從而產(chǎn)生阻尼力,將振動能量通過粘滯耗能消掉,達到減震的目的。

三、粘滯阻尼器原理

對于一般的工程結(jié)構(gòu),在地震或者風的作用下,一般為低頻振動,頻率小于3Hz ,阻尼器的剛度便可以忽略, 可近似認為阻尼系數(shù)不隨振動頻率的變化而變化,阻尼力、阻尼系數(shù)和活塞運動速度三者的關(guān)系可描述為:F = C?va,其中,a為阻尼指數(shù),V為活塞運動速度,單位為(m/s),F(xiàn)為阻尼器輸出阻尼力(N),C為阻尼系數(shù)(N ?s/ m) ;

研究結(jié)構(gòu)消能減振技術(shù)要從結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時的能量轉(zhuǎn)換開始:

傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu):Ein = ER + ED + ES

采用粘滯流體阻尼器的消能減振結(jié)構(gòu):Ein = ER + ED + ES + EA

式中, Ein:地震時輸入結(jié)構(gòu)的地震能量;ER:結(jié)構(gòu)物地震反應(yīng)的能量, 即結(jié)構(gòu)物振動的動能和勢能;ED :結(jié)構(gòu)阻尼消耗的能量;ES :主體結(jié)構(gòu)及承重構(gòu)件非彈性變形消耗的能量;EA:粘滯流體阻尼器消能裝置消耗的能量。

如果ED 忽略不計,對于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu), 為了最后終止地震反應(yīng)( ER 0) ,必然導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)及承重構(gòu)件的損壞、嚴重破壞或者倒塌( ES Ein) 。而對于采用粘滯流體阻尼器的消能減振結(jié)構(gòu),阻尼器率先進入消能工作狀態(tài), 大量消耗輸入結(jié)構(gòu)的地震能量( EA Ein) , 既能保護主體結(jié)構(gòu)免遭破壞( ES 0) ,又能迅速地衰減結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)( ER 0) ,確保結(jié)構(gòu)的安全。

四、粘滯阻尼器的抗震設(shè)計

進行抗震設(shè)計,首先要明確它的抗震目標。采用粘滯流體阻尼器的建筑,其抗震設(shè)防目標應(yīng)高于傳統(tǒng)抗震設(shè)計的抗震設(shè)防目標。在采用粘滯阻尼器消能減振設(shè)計時,暫時還無法做到在設(shè)防烈度下上部結(jié)構(gòu)完全不受損壞或主體結(jié)構(gòu)處于彈性工作階段,但是與非消能減振及非隔震建筑相比,須有所提高, 也就是說: 在多遇地震下, 基本不影響使用功能和受損壞; 在設(shè)防烈度的地震下,無需修理仍可繼續(xù)使用; 在高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震下,不危及安全和喪失使用功能;在罕遇地震下的層間彈塑性位移角限值, 應(yīng)小于《規(guī)范》的規(guī)定。

液體粘滯消能器一般表現(xiàn)為非線性特征,大大增加了分析的難度。為此國內(nèi)外的學(xué)者進行了大量研究工作,提出了多種等效線性化方法。仍采用振型分解反應(yīng)譜法計算液體粘滯消能減振結(jié)構(gòu),確定消能結(jié)構(gòu)的自振周期、振型和阻尼比是計算的關(guān)鍵。假定附加消能器的結(jié)構(gòu)頻率和振型與原結(jié)構(gòu)(未加消能器的結(jié)構(gòu))相同,這樣就可以按經(jīng)典特征值問題求解安裝消能器后的結(jié)構(gòu)。

根據(jù)多個文獻資料的講述,將消能減震設(shè)計過程歸納為如圖流程表

四、結(jié)語

從安全的角度考慮,現(xiàn)在已經(jīng)有越來越多的建筑結(jié)構(gòu)開始采用粘滯阻尼器,例如,南京奧體中心觀光塔、北京奧林匹克公園國家會議中心、內(nèi)蒙古會展中心等,而事實也證明,粘滯性阻尼器的確發(fā)揮了較為良好的減震作用。因此,粘滯阻尼器對于建筑結(jié)構(gòu)消能減震具有重要的應(yīng)用價值。

但是,將粘滯阻尼器應(yīng)用在工程中,所采用的是一種組合結(jié)構(gòu),在工程中實際經(jīng)驗還是較少,尤其是工程師們在考慮采用這項技術(shù)時,應(yīng)該安裝多少阻尼器,在各種抗震設(shè)防標準情況下,應(yīng)選用多大阻尼力以及效果并不是很明朗,因此在今后的研究中更需要加深其廣度和深度,完善理論。尤其是多進行一些定量的分析會有更大的理論意義。

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