SMA阻尼器和粘滞阻尼器在减震中的应用分析

发布时间：2017-10-16 04:15

  本文关键词：SMA阻尼器和粘滞阻尼器在减震中的应用分析

  更多相关文章： 振动控制 SMA阻尼器 粘滞阻尼器 本构模型 框架结构 模态分析 时程分析

【摘要】：工程结构的结构构件在地震,强风等自然灾害的影响下都会出现裂缝而遭到不同程度的损坏,采用阻尼器作为结构的减震装置是一种简单实用且便于施工的一种有效的振动控制方法。本文对比了一种粘滞阻尼器与一种新型的金属屈服阻尼器-形状记忆合金(Shape Memory Alloys,简称SMA)阻尼器在抗震方面各自的优越性,并对这两种阻尼器的抗震性能进行对比分析。本文主要介绍了两种阻尼器的基本构造,减震原理和本构模型,确定了阻尼器的主要各项参数和本构模型中的受力关系式,讨论了阻尼器的布置位置与布置方案对结构抗震的影响。本文采用有限元软件对一个四层框架工程实例建立了计算模型,对在结构的相同位置安装了不同阻尼器的结构模型进行模态分析与非线性时程分析,比较了几种模型的各层的加速度与位移应变大小,对其数据进行对比分析。得出粘滞阻尼器与SMA阻尼器对框架结构在地震波作用下的减振效果,及阻尼器的布设位置对框架结构减震效果的影响。分析所得数据发现SMA阻尼器的耗能效果更加优异,特别是在地震荷载的低频阶段,SMA阻尼器对结构振动时结构的位移以及加速度的减弱效果更加理想。同时在地震荷载作用下,SMA阻尼器的力-位移曲线中也呈现出较好的滞回耗能特性与自复位特性。说明对本文所选工程实例设置SMA阻尼器能够更加有效的提升结构的抗震性能。
【关键词】：振动控制 SMA阻尼器 粘滞阻尼器 本构模型 框架结构 模态分析 时程分析
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU352.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 引言9-10
• 1.2 耗能减震理论10-12
• 1.3 国内外发展现状12-15
• 1.3.1 SMA在国内外建筑结构减震中的应用与研究现状12-13
• 1.3.2 粘滞阻尼器在国内外建筑结构减震中的应用与研究现状13-15
• 1.4 研究内容与研究方法15-17
• 第二章 粘滞阻尼器的介绍及其力学模型17-24
• 2.1 粘滞阻尼器的基本思想17
• 2.2 粘滞阻尼器装置组成与减震原理17-18
• 2.3 粘滞阻尼器的粘滞材料与构造形式18-19
• 2.3.1 单出杆阻尼器18-19
• 2.3.2 双出杆粘滞阻尼器19
• 2.4 粘滞阻尼器的力学模型19-21
• 2.4.1 Maxwell模型19-21
• 2.5 粘滞阻尼器装置的改进21-22
• 2.5.1 大多数粘滞阻尼器的缺点21-22
• 2.5.2 对粘滞阻尼器的改进22
• 2.6 粘滞阻尼器应用中的优势与存在的问题22-24
• 第三章 对SMA阻尼器的介绍及其力学模型24-33
• 3.1 SMA材料的特性24-28
• 3.1.1 形状记忆效应24-26
• 3.1.2 超弹性26-27
• 3.1.3 高阻尼特性27
• 3.1.4 SMA材料及其特性数值27-28
• 3.2 SMA阻尼器的本构模型与耗能分析28-31
• 3.2.1 Graesser本构模型28-29
• 3.2.2 SMA的恢复力模型29-30
• 3.2.3 SMA装置的构造30-31
• 3.3 对SMA的应用存在的一些问题31-33
• 第四章 计算模型的建立与模态分析33-46
• 4.1 工程概况33-34
• 4.2 阻尼器的布置34-35
• 4.2.1 布置位置的原则及布置方案34-35
• 4.2.2 阻尼器的布置形式35
• 4.3 选定阻尼器的几何参数及阻尼器安装位置的确定35-36
• 4.3.1 本工程阻尼器的位置的确定35
• 4.3.2 阻尼器的参数35-36
• 4.4 模型的建立36-38
• 4.4.1 建模的基本假定38
• 4.5 模态分析38-44
• 4.5.1 结构的模态分析39-42
• 4.5.2 结构的振型与周期42-44
• 4.6 本章小结44-46
• 第五章 框架结构的动力时程分析46-72
• 5.1 结构抗震的减震原理46
• 5.2 结构的质量矩阵与阻尼矩阵46-47
• 5.2.1 质量矩阵与刚度矩阵46-47
• 5.2.2 阻尼矩阵47
• 5.3 时程分析法介绍47-49
• 5.4 地震波的选取49-52
• 5.4.1 地震波的选取原则与调整49-51
• 5.4.2 本文所选地震波51-52
• 5.5 对结构的位移时程曲线分析52-61
• 5.6 对结构的加速度时程曲线分析61-70
• 5.7 本章小结70-72
• 第六章 结论与展望72-75
• 6.1 结论72-73
• 6.2 展望73-75
• 参考文献75-77
• 致谢77-78
• 个人简历、在学校期间的研究成果及发表的学术论文78
• 个人简历78

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