论文部分内容阅读
工程结构的减震控制一直是土木工程领域研究的一个热点问题,它可以分为主动控制、被动控制、混合控制和半主动控制等,本文研究的新型干摩擦板—弹簧调谐质量阻尼器属于被动控制中的一种。形状记忆合金(SMA)是一种性能优良的材料,是用于结构振动控制的理想材料。本文利用SMA弹簧提出了一种新型减震装置,并研究这种新型减震装置的减震效果如何。 本研究主要内容包括:⑴将干摩擦板—弹簧调谐质量阻尼器中的弹簧换成SMA弹簧,并将摩擦设置为变摩擦系数形式,摩擦系数在质量块平衡位置附近取值很小,偏离平衡位置一定距离后取值较大。这样既能使得减震装置有较好的灵敏度,又能使减震装置有一定的耗能能力。将这种新型减震装置安装在一个单层钢框架之上,进行地震荷载作用下的结构响应分析。分析表明,这种新型减震装置具有良好的减震效果,在不同地震波荷载以及同一地震波不同峰值荷载作用下,都能有效的减小结构的位移和加速度响应。⑵将减震体系简化为两个自由度的分析模型,根据达朗贝尔原理列出模型的平衡方程,并通过MATLAB软件编程,其中SMA弹簧的弹簧力是根据基于其现象的本构模型关系得到的。为了研究这种装置的减震效果到底如何,还对比了另外两种情况下的结构响应,即不安装减震装置的情况和安装了使用普通钢弹簧的干摩擦板—调谐质量阻尼器的情况,其中普通钢弹簧的刚度取SMA弹簧的等效刚度。对比发现,这种新型减震装置的减震效果要好于使用了普通钢弹簧的干摩擦板—弹簧调谐质量阻尼器。⑶研究了摩擦系数的取值对两种装置的减震效果影响,得到了摩擦系数的最优值。研究了在摩擦系数取最优值时,不同地震波荷载以及同一地震波不同峰值荷载对两种装置的减震效果影响。研究发现,这种新型减震装置对摩擦系数的改变不敏感,而使用了普通钢弹簧的干摩擦板—弹簧调谐质量阻尼器对摩擦系数的改变很敏感,当摩擦系数较大或者较小时,后者的减震效果会大大降低,而前者的改变并不明显,一直具有较好的减震效果。