粘滞阻尼器试验与仿真研究

发布时间：2017-10-31 07:01

  本文关键词：粘滞阻尼器试验与仿真研究

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【摘要】：随着经济的发展和工程建筑技术的不断进步,各种超高超大型建筑大量涌现。为了防止大风、地震等对建筑的破坏,工程结构振动控制技术获得了飞速发展,出现了诸如金属阻尼器、摩擦阻尼器、磁流变阻尼器、粘滞阻尼器等各种减震产品。通过这些装置的应用,外界振动对结构的破坏得到了有效的控制。粘滞阻尼器(Viscous Damper)是安装在桥跨和桥墩之间的缓冲减震装置。当外界正常扰动(如热胀冷缩、缓慢变形等)作用在结构上时,粘滞阻尼器不会对结构产生阻尼力;当外界有强烈扰动(如强震、强风等)作用在结构上时,结构的运动会带动与其相连接的活塞运动。活塞产生的阻尼力作用在结构上,与外界扰动形成反作用力,减轻了结构因振动受到的损伤,提高了桥梁的抗震能力。论文从粘滞阻尼器的结构形式和耗能原理的角度出发,推导出了双出杆类型的孔隙式、间隙式粘滞阻尼器阻尼力计算公式,为深入研究其内在规律做了理论知识储备。论文以某型间隙式阻尼器为样机,利用振动试验台对其进行了阻尼力试验,得到了阻尼器阻尼力、位移、速度之间的曲线。通过对试验数据进行回归分析,得到了该结构参数下的阻尼系数和速度指数。通过试验值和理论值的对比分析,评价了该样机的工作性能。论文利用流体动力学仿真软件Fluent,对该粘滞阻尼器进行了仿真分析。通过加载不同速度、不同频率、不同位移的外界振动,仿真测试了该阻尼器的力学性能,得到了各个工况下阻尼器的最大阻尼力。通过对主要参数进行优化调整,改进了仿真的方法,提高了仿真的精确度。经过仿真结果与试验结果的比较分析,仿真结果与试验数据的偏差均在8%以内,可以认为该仿真方法正确有效,为今后粘滞阻尼器的研发和仿真提供了一种全新的方法。
【关键词】：粘滞阻尼器 理论模型 试验 仿真
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB535
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 减震技术简介9-10
• 1.2 结构振动控制的研究进展10-12
• 1.3 粘滞阻尼器的研究进展12-16
• 1.3.1 国外研究进展与应用现状12-14
• 1.3.2 国内的研究进展与应用现状14-16
• 1.4 本文研究的目的和意义16-17
• 1.5 本文主要的研究内容17-19
• 第二章 粘滞阻尼器的基本理论19-43
• 2.1 粘滞阻尼器的基本结构及工作原理19-22
• 2.1.1 单出杆类型粘滞阻尼器19-20
• 2.1.2 双出杆类型粘滞阻尼器20-21
• 2.1.3 孔隙式粘滞阻尼器21
• 2.1.4 间隙式粘滞阻尼器21-22
• 2.1.5 组合式粘滞阻尼器22
• 2.2 粘滞阻尼器的耗能机理22-24
• 2.2.1 粘滞摩擦耗能23
• 2.2.2 孔缩效应耗能23-24
• 2.3 粘滞阻尼器的恢复力模型24-28
• 2.3.1 线性模型24-25
• 2.3.2 Kelvin模型25
• 2.3.3 Maxwell模型25-27
• 2.3.4 分数导数模型27-28
• 2.4 粘滞流体材料28-31
• 2.4.1 粘滞流体材料的分类与特征28-29
• 2.4.2 流体介质的特性与实验研究29-31
• 2.5 粘滞阻尼器阻尼力理论计算公式31-41
• 2.5.1 孔隙式粘滞阻尼器阻尼力模型31-36
• 2.5.2 间隙式阻尼器阻尼力模型36-41
• 2.6 本章小结41-43
• 第三章 间隙式阻尼器试验研究43-53
• 3.1 试验的基本情况43-44
• 3.1.1 粘滞阻尼器的基本情况43
• 3.1.2 试验工况的设定43-44
• 3.2 粘滞阻尼器的试验分析44-51
• 3.2.1 试验数据的定性分析44-47
• 3.2.2 试验数据的定量分析47-51
• 3.3 本章小结51-53
• 第四章 粘滞阻尼器仿真研究53-65
• 4.1 Fluent软件简介53-54
• 4.2 粘滞阻尼器仿真54-60
• 4.2.1 前处理部分54-56
• 4.2.2 解算器部分56-58
• 4.2.3 后处理部分58-59
• 4.2.4 仿真结果的分析59-60
• 4.3 粘滞阻尼器仿真优化60-64
• 4.3.1 粘滞阻尼器参数分析60-61
• 4.3.2 粘滞阻尼器优化仿真61-63
• 4.3.3 仿真结果分析63-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第五章 结论与展望65-67
• 5.1 结论65
• 5.2 展望65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72

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