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不同基体材料粘弹性阻尼器的试验研究

发布时间:2018-02-23 22:04

  本文关键词: 粘弹性材料 粘弹性阻尼器 性能试验 力学模型 出处:《东南大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:结构被动控制被认为是应用最为广泛的结构振动控制技术,利用粘弹性阻尼器进行结构减震控制是一种有效的被动控制技术,它因为具有构造简单、施工方便、造价低廉、耗能性能优异等诸多优点而受到国内外专家学者的广泛研究。但是,目前所研制的国产粘弹性材料主要是针对高频振动领域研制且在耗能性能、耐久性能等方面存在一些亟待解决的问题,因此迫切需要开发性能优异且满足建筑环境要求的粘弹性材料。本文以粘弹性材料为研究主线,设计了不同的粘弹性材料配方并制成粘弹性阻尼器,对粘弹性阻尼器进行了相关动态力学性能研究,进而推导出一种基于高阶分数导数的粘弹性阻尼器力学模型。本文的研究内容主要如下:1)基于丁腈橡胶和硅橡胶两种基体材料,根据粘弹性材料阻尼作用机理,设计了一系列粘弹性材料配方,通过阻尼性能试验优选出耗能性能优异的粘弹性材料;2)将优选的粘弹性材料制成粘弹性阻尼器,对不同基体材料粘弹性阻尼器进行了一系列力学性能试验,研究了加载频率和位移幅值对丁腈橡胶基体粘弹性阻尼器和硅橡胶基体粘弹性阻尼器力学性能和动态性能参数的影响;3)根据粘弹性材料的微观力学机理,基于高阶分数导数理论和温频等效原理,推导了能够同时考虑粘弹性阻尼器受温度和频率影响的等效高阶分数导数模型,将模型理论分析结果与试验数据进行对比,验证了所提出模型的有效性。本文的创新之处在于:1)基于丁腈橡胶基体和硅橡胶基体,采用接枝共聚改性技术制备了高耗能粘弹性材料,通过材料性能试验和阻尼器力学性能试验表明,粘弹性材料具有较优异的阻尼性能;2)提出了一种基于高阶分数导数的粘弹性阻尼器力学模型,将理论分析结果与试验结果进行对比验证,该模型能较准确的模拟粘弹性阻尼器的动态力学性能变化规律。
[Abstract]:Passive structural control is considered to be the most widely used structural vibration control technology. Using viscoelastic dampers to control structural vibration is an effective passive control technology, because of its simple structure, easy construction and low cost. Many advantages, such as excellent energy dissipation performance, have been extensively studied by experts and scholars at home and abroad. However, the domestic viscoelastic materials are mainly developed in the field of high frequency vibration and energy dissipation. There are some urgent problems in the field of durability, so it is urgent to develop viscoelastic materials with excellent performance and meet the requirements of the building environment. In this paper, viscoelastic materials are taken as the main line of study. Different viscoelastic material formulations are designed and viscoelastic dampers are made. The dynamic mechanical properties of viscoelastic dampers are studied. Then a mechanical model of viscoelastic damper based on higher order fractional derivative is derived. The main contents of this paper are as follows: (1) based on two kinds of matrix materials, nitrile rubber and silicone rubber, according to the damping mechanism of viscoelastic materials, A series of viscoelastic material formulations are designed. The viscoelastic material with excellent energy dissipation performance is selected by damping test. A series of mechanical properties tests on viscoelastic dampers with different matrix materials have been carried out. The effects of loading frequency and displacement amplitude on the mechanical properties and dynamic properties of the viscoelastic dampers of nitrile butadiene rubber matrix and silicone rubber matrix were studied. Based on the theory of high order fractional derivative and the equivalent principle of temperature and frequency, an equivalent high order fractional derivative model which can simultaneously consider the influence of temperature and frequency on viscoelastic dampers is derived. The theoretical analysis results of the model are compared with the experimental data. The validity of the proposed model is verified. The innovation of this paper is that the high energy dissipation viscoelastic materials are prepared by graft copolymerization based on the nitrile rubber matrix and silicone rubber matrix. According to the experimental results of material properties and mechanical properties of dampers, a mechanical model of viscoelastic dampers based on high-order fractional derivatives is proposed. The theoretical analysis results are compared with the experimental results. The model can accurately simulate the dynamic mechanical properties of viscoelastic dampers.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU352.1

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本文编号:1527780

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