一种橡胶黏弹性阻尼器性能试验及理论模型研究

发布时间：2021-06-18 07:02

　　黏弹性阻尼器是一种简单高效的被动耗能装置,它是由约束钢板夹黏弹性材料组合而成,通过黏弹性材料的剪切滞回耗能来提高结构阻尼、减小结构地震或风振响应。为研究黏弹性阻尼器的耗能和滞回特征,设计加工了2个橡胶黏弹性阻尼器,对其进行变形相关性和频率相关性循环加载试验。分析了其在不同工况下的每循环耗能、最大阻尼力、存储剪切模量、等效黏滞阻尼比等力学性能指标及其变化规律。结果表明,橡胶黏弹性阻尼器滞回曲线饱满、稳定,耗能显著;随着变形的增加,滞回环面积增大;各项力学性能指标与变形幅值的相关性明显,与加载频率的相关性较小。根据滞回曲线高度非线性的特征,提出了一种考虑多种非线性因素的理论力学模型来模拟该类黏弹性阻尼器的滞回性能,模拟结果与试验曲线吻合良好,各力学性能指标误差均小于9.72%,验证了该理论模型的正确性以及应用于非线性时程分析的合理性。 

【文章来源】：自然灾害学报. 2020,29(04)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

试验加载装置

为研究剪切变形幅值对阻尼器滞回性能的影响规律,对试件1进行变形相关性加载。剪切变形幅值依次取D=2.5 mm、5.0 mm、7.5 mm、10.0 mm、15.0 mm。图4分别给出了试件1在所有频率不同幅值下的剪切力-位移滞回曲线。由图可知,橡胶黏弹性阻尼器的滞回性能稳定、滞回曲线饱满,随着变形幅值的增加,滞回曲线包围面积增大,即耗能效果增强。各项力学性能指标随剪切变形的变化规律如图5所示。可以看出阻尼器各力学性能与应变幅值的相关性明显,且在不同加载频率下随剪切变形幅值变化的规律基本一致。随着剪切变形的增加,最大阻尼力逐渐增大;每循环耗能逐渐增加且剪切变形越大增加速度越快;存储剪切模量和等效刚度变化规律一致,都随着剪切变形的增加而减小,且减小趋势趋于平缓;损耗因子和等效黏滞阻尼比变化规律一致,都是先减小且在剪切应变达到100%时达到最小,随后增加。

各项力学性能指标随剪切变形的变化规律如图5所示。可以看出阻尼器各力学性能与应变幅值的相关性明显,且在不同加载频率下随剪切变形幅值变化的规律基本一致。随着剪切变形的增加,最大阻尼力逐渐增大;每循环耗能逐渐增加且剪切变形越大增加速度越快;存储剪切模量和等效刚度变化规律一致,都随着剪切变形的增加而减小,且减小趋势趋于平缓;损耗因子和等效黏滞阻尼比变化规律一致,都是先减小且在剪切应变达到100%时达到最小,随后增加。2.3 频率相关性

【参考文献】：
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本文编号：3236204