基于肘节型SMA耗能装置的钢框架结构减震性能研究

发布时间：2020-04-08 19:24

【摘要】：形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)是一种智能金属材料,具有超弹性性能和形状记忆效应。近年来,形状记忆合金材料在建筑结构领域得到了广泛的研究和应用。在减震结构中,形状记忆合金特有的超弹性性能和形状记忆效应不仅可以耗散地震作用下的部分能量,而且还可以为建筑结构提供一定的恢复力,减小结构的残余变形。但是,形状记忆合金材料发挥超弹性性能需要一定的位移,普通的斜撑式机构产生的位移极为有限,不能充分发挥形状记忆合金材料的减震耗能作用。因此,为充分发挥形状记忆合金的性能,本文提出了一种肘节型SMA阻尼器,并以其为减震装置对不同场地的地震作用下钢框架减震结构的抗震性能进行了研究,主要研究内容如下:(1)研究了形状记忆合金超弹性性能与温度和应力的关系、形状记忆效应、温度和应变的关系,表明应力的变化可以改变超弹性性能曲线的包络面积,而温度的变化只影响超弹性曲线的上下限,不改变包络面积,卸载后,形状记忆合金恢复原有形状。(2)设计了一种具有耗能和自复位能力的新型SMA阻尼器,介绍了该阻尼器的工作原理和特点。并提出了一种肘节型位移放大机构,推导了位移放大系数与肘节角度的关系,提出的肘节型SMA阻尼器可减小结构位移响应。(3)选取不同场地上的地震波,对Benchmark钢框架模型在有、无阻尼器下的反应进行分析,对比了无控结构、斜撑SMA阻尼器结构以及肘节型SMA阻尼器结构在地震作用下的响应和不同阻尼器布置方案下结构的减震效果,表明肘节型SMA阻尼器可已有效的减小结构的动力响应,薄弱层层的布置方案在减少阻尼器数量的同时,可以达到较好的控制效果。
【图文】：

图 2-1 单轴加载模型记忆合金超弹性性能的子程序进行验证，材料度取值为 330K。所施加荷载应该保证材料进行0，使试件自由回弹。为了验证Lagoudas模型的和 Tanaka 模型进行对比分析，结果如图 2-2 所

第 2 章 形状记忆合金材料本构关系图 2-1 单轴加载模型首先，对形状记忆合金超弹性性能的子程序进行验证，材料初始温度应高于奥氏体结束温度，温度取值为 330K。所施加荷载应该保证材料进行马氏体相变，，加载完成后应力卸载至0，使试件自由回弹。为了验证Lagoudas模型的正确性，将Lagoudas模型与 Liang 模型和 Tanaka 模型进行对比分析，结果如图 2-2 所示。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU391;TU352.11

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本文编号：2619737