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一种新型形状记忆合金超弹性阻尼器的理论与试验研究

肖尔田  
【摘要】:结构耗能减振技术是一种结构控制技术,它是通过在结构的适当位置安装耗能减振装置,利用这些装置的耗能来减小结构在强震和大风作用下的振动响应。形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称 SMA) 具有形状记忆效应、超弹性效应和高阻尼特性,利用超弹性效应制成的形状记忆合金超弹性阻尼器就是一种性能优良的耗能减振装置,它可以有效的控制结构的动力响应,在理论上和实用上都是很有价值的。 本文在综述了国内外耗能减振技术的研究成果及工程应用状况后,设计了一种新型形状记忆合金超弹性阻尼器,讨论了这种新型阻尼器在工程上的一些应用形式,然后针对这种新型形状记忆合金超弹性阻尼器进行了理论和试验研究,最后进行了装有该种阻尼器的框架结构的地震动有限元分析。本文研究的主要内容和成果如下: 1、基于形状记忆合金的超弹性特点,研制了一种新型形状记忆合金拉压、扭转及转动耗能阻尼器,这种阻尼器具有同时消耗拉压、扭转和转动三种振动能量的能力。 2、基于这种新型形状记忆合金阻尼器的形状特点,探讨了它在建筑结构和桥梁结构上的多种应用型式及其受力特点。 3、对该种新型形状记忆合金阻尼器进行了力学分析,推导了拉压、扭转及转动作用下阻尼力与位移公式,得出了耗能大小与各种影响参数之间的关系。 4、进行了该种新型阻尼器动态力学性能试验,对影响新型形状记忆合金阻尼器工作性能的各种影响因素进行了研究。试验和研究表明,该种阻尼器在拉压、扭转及转动时具有较好的耗能能力,其滞回曲线与理论分析较一致。同时也验证了理论分析方法的正确性。 5、比较了装有阻尼器和未安装阻尼器时框架在地震波作用下的振动衰减过程,数值模拟计算结果表明,该种形状记忆合金阻尼器可以有效的控制模型结构的动力响应,是一种性能良好的耗能减振装置。


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