新型耗能增强型SMA阻尼器设计和滞回耗能性能分析

通过形状记忆合金的材性试验研究其超弹性变形性能,并将其等效拟合为多线性模型,得到其计算参数.提出一种新型耗能增强型SMA阻尼器,说明其构造,阐述其工作原理和设计要点,并介绍阻尼器的设计方法,推导阻尼器的恢复力模型.通过有限元程序对设置该阻尼器的多层钢框架、对角设置SMA拉索的多层钢框架、普通钢框架进行低周反复分析,对比研究了该阻尼器的消能减震能力.研究结果表明:该阻尼器的滞回环非常饱满,耗能能力强,优于对角设置SMA拉索的耗能效果,因此,该新型耗能增强型SMA阻尼器在消能减震领域具有良好的应用前景.     

一种超弹性SMA复合阻尼器的设计与试验

根据形状记忆合金(SMA)的超弹性特性,设计、制造了一种SMA复合摩擦阻尼器,该阻尼器利用SMA超弹性阻尼与SMA丝的约束作用使阻尼器内部产生摩擦来共同耗散振动能量.介绍了阻尼器的结构构造及工作原理.通过试验研究了加载频率、位移幅值对阻尼器力学性能的影响.试验结果表明,在试验频率范围内,阻尼器的刚度、输出力、耗能等主要力学参数随加载频率的改变而变化较小;位移幅值是影响这些力学参数的主要因素,当阻尼器在小位移的情况下,其刚度变化较小,而输出力和耗能与位移基本成线性关系.但在大位移的情况下,阻尼器的输出力变化较小,而其割线刚度减小,耗能有大幅度的增加.分析表明,该SMA复合阻尼器是一种位移相关性的变刚度阻尼器.     

基于SMA阻尼器的大跨桥梁地震位移控制分析

通过超弹性形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)拉伸试验研究,建立了SMA四折线本构模型.利用SMA超弹滞回耗能特性,提出一种拉压型SMA阻尼器,并给出其最大输出控制力的计算公式.针对某七跨连续刚构桥,分析了桥梁伸缩缝在无限位器、安装钢棒限位器和安装超弹性SMA阻尼器3种情况下的地震位移.结果表明:安装SMA阻尼器后,伸缩缝处相对位移降低80.3%,中跨跨中水平位移和竖向位移分别降低78.8%和65.9%.因此,SMA阻尼器可以有效控制桥梁结构地震位移,对桥段相对位移的控制效果优于钢棒限位器.     

软钢阻尼器加固震损再生混凝土框架振动台试验

对震损8层再生混凝土框架模型采用环氧树脂注胶并增设软钢耗能装置,通过振动台试验研究了震损框架加固后的地震响应以及软钢阻尼器的减震效果.基于试验结果对试验模型的震损特征、动力特性、加速度及位移响应进行分析,探讨了软钢阻尼器对主体框架的刚度及耗能贡献.试验结果表明:在强震激励下软钢阻尼器的滞回耗能效应能减小层间刚度退化,同时加速度响应能得到有效控制.软钢阻尼器沿楼层的屈服次序从中部楼层开始,逐渐向上部及底部楼层发展,中部楼层的软钢阻尼器变形增长较快,耗能较大.     

基于形状记忆合金超弹性阻尼器的结构振动控制和地震时程分析

首先讨论了一种NiTi形状记忆合金(SMA)丝超弹性耗能原理，然后分析了SMA丝耗能能力与预应变之间的关系．本文还设计了一种用于框架结构振动控制的SMA超弹性阻尼器，并将该种阻尼器安装在2层框架结构模型上，进行了框架结构振动控制实验，实验结果表明该种阻尼器的耗能效果明显，可以显著提高框架结构的振动衰减速率．同时，在地震波强迫振动条件下，对该框架结构进行了动力响应有限元法模拟，计算结果显示安装了SMA阻尼器后，框架的振动响应幅度大幅降低，振动衰减速度大幅提高．     

基于SMA阻尼器的长拉索系统振动控制研究

 基于形状记忆合金（SMA）的超弹性性能开展了以下研究：①设计研制了一种拉压型SMA 阻尼器,并通过试验得到了SMA 阻尼器的特征参数,进一步研究了SMA 阻尼器初应变、加载位移行程与阻尼器等效刚度、等效阻尼比以及耗能能力间的关系;②根据Hamilton原理,推导了SMA阻尼器 长拉索系统的非线性振动微分方程,并通过试验验证了理论推导的正确性;③研究了自由振动下SMA阻尼器对长拉索位移以及加速度响应的影响。研究结果表明,SMA 阻尼器对长拉索具有明显的减振效果,可以有效减少拉索的振动位移以及加速度幅值,大幅度提高了长拉索振动衰减速度。     

超弹性SMA丝力学性能试验及新型阻尼器设计

通过大量工况下的超弹性形状记忆合金丝循环拉伸试验,分析不同丝径、循环次数、加载速率、应变幅值、环境温度等因素对超弹性SMA应力应变曲线及各力学性能参数的影响,得出影响SMA超弹性性能的主要因素及变化规律.结果表明,应变幅值和加载速率是影响SMA耗能能力的主要因素,且经一定次数循环拉伸训练后SMA能具备稳定的耗能阻尼性能,是制作阻尼器用于结构振动控制的理想材料.基于应变幅值对SMA丝耗能效果的影响,文章设计了一种位移旋转放大型SMA阻尼器,能放大SMA丝的变形,增强其在结构小位移时的耗能效果.     

桥梁支座双向耗能钢阻尼器力学性能研究

设计了一种新型桥梁支座双向耗能钢阻尼器,该阻尼器利用折角钢曲梁的弯曲弹塑性变形进行耗能.提出了该阻尼器简化力学模型,基于钢材简化本构模型推导了其耗能核心参数的理论公式,并通过有限元模拟研究其在单调加载及往复荷载作用下的力学性能.研究结果表明:钢阻尼器耗能段首先进入弹塑性,之后塑性变形集中于耗能段中部,受力合理,符合阻尼器设计意图;且理论公式与有限元计算结果相近,能有效地反应阻尼器的工作性能;在往复荷载作用下,其滞回曲线饱满,初始刚度大,耗能能力强.     

安装有自复位耗能摇摆柱的RC框架动力弹塑性分析

根据Roh提出的摇摆柱具有耗能能力较小且框架中附加对角阻尼器可能会影响建筑使用功能的特点,提出在摇摆柱的上下端安装一种自复位及耗能于一体的小型隅撑,构成自复位耗能摇摆柱,并将其应用于传统框架中构成一种新型的自复位框架结构.利用有限元软件OpenSees分别对建立的5个钢筋混凝土单榀框架模型在多遇、设防、罕遇地震作用下进行弹塑性动力时程分析计算.分析结果表明,带有自复位耗能摇摆柱的RC框架的层间加速度及残余位移与传统框架相比,明显减小了;罕遇地震下层位移及层间位移角略小于传统框架.     

带伸臂桁架减振层高层结构抗风效果分析

建立某50层钢框架-混凝土核心筒三维空间结构模型,对原结构和装设伸臂桁架减振层的结构进行顺风向脉动风作用下的时程分析,探讨了减振层数量与布设位置对该结构抗风性能的影响.结果表明:合理的减振层数量及其优化设置可有效改善高层结构舒适度以及抗风性能;以层间位移角和结构顶层峰值位移为控制目标,将阻尼器连续布设在结构中部减振效果较好;以结构顶层峰值加速度为控制目标,将阻尼器连续布设在靠近结构顶部减振效果较好;在黏滞阻尼器的阻尼指数和总阻尼系数等参数不变的条件下,设置多道减振层高层结构的综合抗风性能优于设置单道带伸臂桁架减振层的高层结构.     

基于新型形状记忆合金阻尼器的减振研究

基于现有形状记忆合金阻尼器的优点提出了一种新型形状记忆合金阻尼器,描述了它的工作原理并给出了具体构造,适当确定框架结构安装此种阻尼器的数量,用时程分析的方法比较了安装和未安装此种阻尼器的减振效果,说明了形状记忆合金在结构振动控制方面的有效性与适用性．     

摩擦软钢节点阻尼器抗震及抗倒塌性能

依据传统钢梁柱节点提出了新型摩擦软钢双重耗能节点阻尼器,该阻尼器能够将中屈服点软钢屈服耗能和钢板摩擦耗能相结合进而提高节点的抗震及抗倒塌性能.为提高计算效率采用多尺度建模方法进行有限元建模,节点核心区采用精细化建模方式,非节点核心区梁柱部分采用非线性梁单元,针对梁柱钢节点及其平面框架结构进行抗震性能分析.结果表明:在梁柱节点增设节点阻尼器可有效提高梁柱节点的承载力和耗能能力,并吸收外部输入能量,降低结构构件的破坏水平.同时,基于抽柱法将该新型节点应用于平面钢框架结构的静力Pushdown分析和非线性动力时程分析,分析结果表明:在增设该阻尼器后,可以有效降低构件失效点位移,进而提高结构的抗倒塌性能.     

结构混合耗能控制研究

针对调谐液体阻尼器 (TLD)对地震动输入前期的结构响应控制作用较差的情况 ,采用了粘性液体耗能器与TLD联合作用的混合耗能体系进行地震动响应控制 .通过钢框架 -混合耗能体系的地震动响应数值分析 ,比较了独立TLD阻尼器与混合耗能体系的减振效果 ,讨论了粘性流体耗能器参数对复合耗能体系减振效果的影响     

粘滞耗能支撑框架弹塑性地震时程分析

利用粘滞阻尼器对工程结构进行减震是耗能减震方法中最有效的新型抗震技术之一。结构设计中通常是粘滞阻尼器与钢支撑串联形成粘滞耗能支撑，并将其附设于结构层框架柱之间。粘滞耗能支撑具有显著的耗能特性，可有效地减小建筑物的地震反应。本文结合一采用钢支撑进行抗震加固改造的工程实例，通过粘滞耗能支撑设计对原结构进行耗能减震研究，并进行了粘滞耗能支撑结构的弹塑性地震反应动力时程分析。     

屈曲约束折形叠合耗能器试验和模拟分析

在自复位结构中设置耗能器能够耗散地震能量、减轻结构构件的损伤,地震后更换耗能器即可快速恢复结构的抗震性能.文中提出一种采用高强螺栓装配到梁柱节点中的屈曲约束折形叠合耗能器,便于施工连接和震后更换.耗能器将节点的耗能集中在耗能芯板,通过附加约束装置防止芯板屈曲,同时耗能器能够作为梁翼缘的加强板以及节点的抗剪连接装置.对该耗能板进行轴向拉压试验,考察了其耗能能力、刚度、承载力和连接强度等,采用有限元软件ABAQUS进行模拟对比分析,结果表明,在保证连接装置强度的前提下,屈曲约束折形叠合耗能板具有较好的耗能能力和较高的刚度、承载力,能够作为装配到梁柱节点中的耗能装置.     

基于形状记忆合金(SMA)阻尼器的结构被动控制

介绍了建筑结构振动控制中被动控制的设计思想和形状记忆合金（Shape Memory Alloy，简称SMA）的超弹性特性及应用情况，将一种新型形状记忆合金（SMA）阻尼器应用到框架结构中。针对所提出的形状记忆合金（SMA）阻尼器，分析其超弹性本构模型，建立了热力学方程，利用ANSYS软件进行框架结构的被动控制模拟分析。将所得的普通框架结构与形状记忆合金（SMA）阻尼器框架结构的顶层位移进行比较，发现形状记忆合金（SMA）阻尼器可以很好地改变框架结构的抗震性能，大大减小了结构的地震反应，为框架结构振动控制设计提供了一种新的方法。     

新型SMA-粘滞阻尼器的试验研究

 研究了常温下NiTi形状记忆合金（SMA）丝的超弹性性能以及在不同加载频率下的滞回性能,获得了其力学参数;基于NiTi SMA丝和成品粘滞阻尼器设计研制了一种新型SMA-粘滞阻尼器,并通过试验研究了SMA-粘滞阻尼器加载频率与耗能能力、等效阻尼比、等效刚度间的关系。研究结果表明,所研制的SMA-粘滞阻尼器具有优良的耗能能力,适合于长周期结构的振动控制。     

基于形状记忆合金耗能器的框架振动控制试验研究

介绍了形状记忆合金的一种本构关系,讨论了ＳＭＡ耗能器的工作原理,设计和制造了一种用于框架结构振动控制的ＳＭＡ耗能器,并将该种耗能器安装在２层框架结构模型上,进行了结构振动实验。实验结果表明该种耗能器的耗能效果明显,并可以显著发迹框架结构的固有频率,说明了ＳＭＡ耗能器框架结构劝控制上具有一定的研究价值。