调节阀式低指数液压粘滞阻尼器的阻尼算法与设计

发布时间：2020-05-04 09:42

【摘要】：液压粘滞阻尼器是一种减振耗能装置,通过安装在建筑物内部来实现对结构的保护,提高其抗风、抗震能力,在工程领域中被广泛应用。而对于不同的工程情况,需要用到不同类型的粘滞阻尼器,常用的阻尼器速度指数范围是0.3-1.0,速度指数越低,阻尼器可工作的速度范围越宽,耗能能力越强。本文主要以速度指数为0.3的调节阀式液压粘滞阻尼器为对象,通过理论分析与实验测试的方法进行研究。目前,粘滞阻尼器的阻尼介质常选用二甲基硅油,属于典型的剪切稀化流体,其动力粘度随剪切速率增大呈非线性降低,因此阻尼器的阻尼损失随活塞速度增加亦表现出强烈的非线性,这使得精确计算粘滞阻尼器的速度负载特性变得极为困难。为计算工作介质流经阻尼孔时产生的压力损失,基于伯努利方程,结合二甲基硅油的剪切稀化效应,建立了阻尼孔的压力损失计算公式。通过对比实验结果发现,理论分析与实验结果的相对误差基本维持在±10%以内(低于行业标准所规定的±15%),验证了理论分析方法的正确性。采用溢流阀与阻尼孔串联的结构形式,根据阻尼损失计算公式,设计了两款调节阀式阻尼器,对实验数据分析得出,两种阻尼器的滞回曲线均存在“尖点”现象,分析认为,对于低频率、低阻尼力情况,活塞运动时静摩擦力向动摩擦力转换的过程是造成“尖点”的主要原因;对于高频率、大阻尼力情况,溢流阀的开启调节过程是导致“尖点”出现的主要原因。对比分析调节阀式阻尼器的实验结果,得出高频率时实验值高于理论值,分析认为这是由油液的可压缩性引起的动态刚度所致。通过MaxWell模型简化油液动态刚度的计算公式,对纯孔式阻尼器与调节阀式阻尼器进行定量分析后发现,调节阀式阻尼器能够明显降低油液动态刚度所造成的速度—负载曲线偏转的现象。本文研究了阻尼器的耗能机理,通过理论分析得到了剪切稀化流体在阻尼孔内的阻尼损失计算方法,据此完成了两款阻尼器的设计,对其他粘滞阻尼器中阻尼孔的阻尼损失计算具有指导意义。
【图文】：

阻尼器的速度指数越低，该阻尼器的减振消耗能力也越突出（如图1.1 所示）。图 1.1 不同速度指数的位移-阻尼力模型总体而言，就目前所查阅的资料汇总情况看来，由于对阻尼器所指定的行业规范与标准有所出入，国内外对于是否需要生产速度指数小于 0.3 的液压粘滞阻尼器仍然存在一定程度的争议。但从实际情况看来，先不论速度指数大小的问题，，

的耗能情况进行深入研究。构器的工作原理可简要表述如下，工作介质在通过粘滞阻力的过程，由于该耗能机理，使得这种速为是无刚度结构。根据阻尼力产生的原理不同，、圆筒式粘滞阻尼器以及阻尼墙。本文主要以缸计和实验分析，缸式结构的粘滞阻尼器按其结构杆等[36]。构粘滞阻尼器一般都是采用单出杆的结构类型，杆结构的阻尼器，活塞向无杆腔运动时，由于活分的容积变化不对等，无杆腔内的有效容积总是用下，受挤压的高分子阻尼材料“被迫”流向有运动时，由于活塞两端有效作用面积不同，会导会形成一定的压力梯度使得油液反向流动。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH703.62

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本文编号：2648353