电流变弹性体本构模型及其变刚度粘弹性阻尼器的抗震性能

发布时间：2020-05-12 14:12

【摘要】：电流变弹性体(Electrorheological elastomers,简称ERE)具有在电场强度下实时、可逆、迅速调节的特性,作为可变刚度的智能材料在结构振动控制的领域具有广阔的应用前景。结构振动控制中,传统粘弹性阻尼器的刚度无法根据外部环境因素等条件改变而改变。因此,为使传统的粘弹性阻尼器具有智能性,本文将ERE替代传统的橡胶材料用以制作可由电场调节的变刚度粘弹性阻尼器,并对电流变弹性体变刚度粘弹性阻尼器的性能及基于力位移滞回曲线建立的恢复力模型进行研究。(1)合成TiO_2/尿素核壳纳米颗粒并制备基于该颗粒的电流变弹性体,测试电流变弹性体在不同剪切频率、剪切应变幅值及电场强度下的动态粘弹性。测试结果表明,所制备的电流变弹性体在不同工况下均拥有良好地粘弹性,其剪切储能模量等动态粘弹性参数可由电场实时调控。(2)基于对电流变弹性体动态粘弹性性能的测试结果,建立电流变弹性体材料的修正Bouc-Wen本构模型,且利用Matlab软件仿真模拟进行模型参数识别,并分析本构模型各个参数与电场强度的相关性。研究结果表明,修正Bouc-Wen本构模型可以精确地描述电流变弹性体在各个工况下的力学性能。(3)将电流变弹性体作为变刚度粘弹性阻尼器的核心耗能元件,并结合传统型粘弹性阻尼器构造,设计出一款基于电流变弹性体的变刚度粘弹性阻尼器。对其进行正弦剪切试验,测试其在不同电场强度、剪切频率及剪切位移幅值的滞回曲线,并分析其等效刚度、等效阻尼、耗能性能等。试验结果表明该阻尼器具有刚度可调性及良好的耗能性能。(4)结合电流变弹性体材料的本构模型与变刚度粘弹性阻尼器的滞回曲线的应变硬化现象,建立变刚度粘弹性阻尼器的恢复力模型。对比结果表明,所建立的阻尼器恢复力模型具有较高的精确度,并分析了模型各个参数与电场强度及剪切频率的关系公式。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU352.1

【参考文献】

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本文编号：2660343