形状记忆合金棒和菱形开孔钢板并联自复位阻尼器的研究与分析
发布时间：2020-12-31 21:53
目前在建筑结构中附加阻尼器是耗散结构地震能量的有效方法,传统的阻尼器如金属阻尼器等虽具有优良、稳定的耗能能力,但缺乏对残余变形的有效控制,导致震后高昂的修复成本。利用具有显著可恢复变形能力的超弹性形状记忆合金制成的自复位阻尼器具有良好的控制残余变形能力,但耗能能力相对较弱,很难满足基本的耗能要求。基于此,本文将形状记忆合金棒并联到金属阻尼器中,利用其在相态转变过程中表现的超弹性效应,结合金属阻尼器优良稳定的耗能能力,提出一种新型形状记忆合金和菱形开孔钢板并联阻尼器（SMA-SD）,有效的解决了上述的问题。SMA-SD既充分发挥了菱形开孔钢板的耗能能力,又保留了形状记忆合金优良的超弹性性能。该阻尼器由三部分构成,分别为:自复位单元、耗能单元和框架单元,各个单元相互独立又协同工作,保证了阻尼器的功能性和稳定性。本文分别对自复位单元、耗能单元以及SMA-SD开展了拟静力试验研究,试验表明各单元的力-位移滞回曲线均满足试验设想,并对力学参数（峰值力、割线刚度、单位循环耗能量、残余变形和等效阻尼比）进行了详细分析,试验表明各单元均表现出理想、稳定的工作状态。进而对通过试验得到的力-位移滞回曲线建...
【文章来源】： 王弘扬 山东大学
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２菱形开孔钢板阻尼器??
，简称：??ＳＭＡ）被认为是有前途的解决方案之一。ＳＭＡ具有高疲劳寿命、出色的耐腐蚀??性、良好的阻尼性能和卓越的超弹性。当框架装有ＳＭＡ时，由于这种金属材料??固有的超弹性特点，相应的结构系统或元件将具有自复位功能。??ＳＭＡ的工作原理是当环境温度高于相变阈值时，它们会表现出色的超弹性??１２叱该特征归因于奥氏体和马氏体之间的固－固转变１２９＿３％可以通过改变环境温??度或改变应力状态来激活相变，前者称为形状记忆效应，而后者称为超弹性效应。??在地震应用中，超弹性效应尤为重要。从图１．３中可以看出，ＳＭＡ的加载和卸??载行为是由可恢复的晶体相变触发的，从而形成了旗帜形力学模型。??？？通金诚的??槊性变形?超丼性?／／??６００?＾?／＼?形状记忆特性??￡?／?Ｉ?４００?广??￡??应力ｅ，％??图１．３形状记忆合金旗帜形力学模型??在先前研究中，由于加工工艺受限制，丝材是主要的研宄对象，绝大多数的??形状记忆合金阻尼器由丝材制成。随着热处理设备的加强和形状记忆合金的加工??７??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]采用不同减震结构体系的医疗建筑地震经济损失评估[J]. 叶良浩,曲哲,孙海林,宫婷. 建筑结构学报. 2020(07)
[2]装配式钢结构建筑全寿命周期成本分析[J]. 侯和涛,王弘扬,杜广丽,姜学峰,曲冰,牟银林. 建筑钢结构进展. 2020(03)
[3]一种新型自复位SMA-剪切型铅阻尼器的试验及其数值分析[J]. 刘明明,李宏男,付兴. 工程力学. 2018(06)
[4]偏心结构自复位复合摩擦阻尼器平扭耦联震动控制振动台试验研究[J]. 钱辉,李宏男,郜新军. 土木工程学报. 2016(S1)
[5]开孔钢板装配式屈曲约束支撑减震性能试验研究[J]. 周云,龚晨,陈清祥,钟根全. 建筑结构学报. 2016(08)
[6]新型自复位SMA阻尼器对框架结构减震控制的研究[J]. 任文杰,李宏男,宋钢兵,钱辉. 土木工程学报. 2013(06)
[7]消能减震结构的静力分析方法与工程应用[J]. 蔡文章,陈清祥,潘琪. 建筑结构. 2012(S1)
[8]钢筋混凝土框架结构利用“双功能”软钢阻尼器的抗震设计[J]. 李宏男,李钢,李中军,邢福国. 建筑结构学报. 2007(04)
[9]新型软钢阻尼器的减震性能研究[J]. 李钢,李宏男. 振动与冲击. 2006(03)
[10]X形和三角形钢板阻尼器的阻尼力模型（Ⅱ）——基于R-O本构关系[J]. 李冀龙,欧进萍. 世界地震工程. 2004(02)
博士论文
[1]新型金属阻尼器减震结构的试验及理论研究[D]. 李钢.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]单边T形屈曲约束钢梁柱节点抗震性能研究[D]. 李永超.山东大学 2019
[2]屈曲约束SMA阻尼器试验研究及支撑框架抗震分析[D]. 李晗.山东大学 2019
[3]开孔式加劲阻尼器的消能减震性能研究[D]. 徐崇恩.同济大学 2008
[4]新型软钢阻尼器及其在结构控制中的应用研究[D]. 邢书涛.中国地震局工程力学研究所 2003
本文编号：2950378
【文章来源】： 王弘扬 山东大学
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２菱形开孔钢板阻尼器??
，简称：??ＳＭＡ）被认为是有前途的解决方案之一。ＳＭＡ具有高疲劳寿命、出色的耐腐蚀??性、良好的阻尼性能和卓越的超弹性。当框架装有ＳＭＡ时，由于这种金属材料??固有的超弹性特点，相应的结构系统或元件将具有自复位功能。??ＳＭＡ的工作原理是当环境温度高于相变阈值时，它们会表现出色的超弹性??１２叱该特征归因于奥氏体和马氏体之间的固－固转变１２９＿３％可以通过改变环境温??度或改变应力状态来激活相变，前者称为形状记忆效应，而后者称为超弹性效应。??在地震应用中，超弹性效应尤为重要。从图１．３中可以看出，ＳＭＡ的加载和卸??载行为是由可恢复的晶体相变触发的，从而形成了旗帜形力学模型。??？？通金诚的??槊性变形?超丼性?／／??６００?＾?／＼?形状记忆特性??￡?／?Ｉ?４００?广??￡??应力ｅ，％??图１．３形状记忆合金旗帜形力学模型??在先前研究中，由于加工工艺受限制，丝材是主要的研宄对象，绝大多数的??形状记忆合金阻尼器由丝材制成。随着热处理设备的加强和形状记忆合金的加工??７??
?山东大学硕士学位论文???第二章ＳＭＡ－ＳＤ阻尼器构造和工作机制??２．１设计背景??现阶段阻尼器的研宄存在着过分追求单一目标的状况，例如钢板阻尼器利用??平面弯曲耗能，铝板摩擦阻尼器通过摩擦进行耗能等，这些耗能阻尼器在低周循??环反复荷载作用下均具有良好、稳定的耗能能力：同理，采用预应力筋、ＳＭＡ??丝材、棒材的自复位阻尼器在控制震后修复方面具有优异的表现，能将残余变形??控制在一个很小的范围内。??基于上述背景，ＳＭＡ－ＳＤ阻尼器追求了一种平衡：充分发挥ＳＭＡ棒材的自??复位特性，利用其超弹性有效的控制残余变形；同时，利用钢板阻尼器的优良、??稳定的耗能表现，增大整个阻尼器的耗能能力。充分发挥两者的优势，从而达到??一种平衡，旨在保证稳定耗能能力的同时，又可以达到自复位的效果。??２．２?ＳＭＡ－ＳＤ阻尼器构造??ＳＭＡ－ＳＤ阻尼器主要包括自复位单元、耗能单元和框架单元三部分，每个单??元独立分工，各个单元之间又协同工作，构造如图２．１所示。??１－竖向传力板??３；ｊｎｉｉｉｊ?ｕｒｎ——１＝?？?ｊｂ｜??４－懸斤■彳?——Ｈ－?＾ｌｉｉ??５－外部败——■麗Ｉ?ＨＩ??６－＿＿＼疆責谓??７－＿ｊ?Ｗｉｆｅ?——Ｉ??９－外邰迚按ｔｏ?■??图２．１?ＳＭＡ－ＳＤ阻尼器构造图??进一步对ＳＭＡ－ＳＤ的构造进行分析，竖向传力板用于传递试验过程中的竖??１３??
【参考文献】：
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[8]钢筋混凝土框架结构利用“双功能”软钢阻尼器的抗震设计[J]. 李宏男,李钢,李中军,邢福国. 建筑结构学报. 2007(04)
[9]新型软钢阻尼器的减震性能研究[J]. 李钢,李宏男. 振动与冲击. 2006(03)
[10]X形和三角形钢板阻尼器的阻尼力模型（Ⅱ）——基于R-O本构关系[J]. 李冀龙,欧进萍. 世界地震工程. 2004(02)
博士论文
[1]新型金属阻尼器减震结构的试验及理论研究[D]. 李钢.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]单边T形屈曲约束钢梁柱节点抗震性能研究[D]. 李永超.山东大学 2019
[2]屈曲约束SMA阻尼器试验研究及支撑框架抗震分析[D]. 李晗.山东大学 2019
[3]开孔式加劲阻尼器的消能减震性能研究[D]. 徐崇恩.同济大学 2008
[4]新型软钢阻尼器及其在结构控制中的应用研究[D]. 邢书涛.中国地震局工程力学研究所 2003
本文编号：2950378
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