一种两阶段屈服承载力可退化阻尼器理论及试验研究

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弯曲耗能阻尼器作为被动控制领域中一种有效的耗能装置,在工程减震结构中应用广泛。为弥补近年来阻尼器产品耗能手段单一,阻尼器反作用引起主体结构破坏等不足,提出了一种两阶段屈服承载力可退化阻尼器(TYCDD)。开展了三种试件的对比试验,将试验结果进行了深入的分析,并开展了相应的有限元模拟和减震参数分析。主要研究工作和结果如下:(1)提出了TYCDD阻尼器,根据工作机理及受力特点推导了阻尼器力学性能的理论计算方法,并建立了初步的恢复力模型。利用ETABS有限元软件对TYCDD阻尼器恢复力模型中两种控制参数进行了罕遇地震作用下的动力时程分析。理论研究表明:1)颈部宽度和高度两种几何尺寸对阻尼器屈服位移和极限承载力有较大影响;2)依据减震效果验证了承载力可退化阻尼器相较普通弯曲耗能阻尼器的优越性,并得出两种控制参数的合理取值范围。(2)设计了对应三种力学模型的试件进行了拟静力对比试验,分析了三种试验模型的破坏模式、滞回曲线及应变规律。试验研究表明:1)三种试件中,TYCDD阻尼器承载力退化实现效果较好,解决了普通弯曲耗能阻尼器应变强化大和捏拢效应明显等问题;2)阻尼器局部失效后等效阻尼系数明显增大,承载力退化提高了阻尼器耗能性能;3)TYCDD阻尼器试件中,两种不同几何参数的菱形孔钢板屈服应变差异明显,能很好的实现两阶段屈服工作的设计目标;4)通过调整菱形孔钢板高度及颈部宽度,能有效控制菱形孔钢板断裂,进而达到阻尼器的最佳性能预设目标。(3)利用ABAQUS对试验中的三种试件进行了有限元模拟,将数值模拟与试验结果进行了对比验证。建立有限元简化模型,通过大量有限元模拟对恢复力模型理论公式进行了参数修正及补充,有限元研究表明:1)有限元与试验结果验证准确性较好;2)多折线恢复力模型中各项参数物理意义明确,试件对应的TYCDD阻尼器的受力特点在多折线恢复力模型中能很好的体现。(4)根据TYCDD阻尼器多折线恢复力模型,采用ETABS对设有TYCDD阻尼器的减震结构进行了的动力时程分析。结果表明:1)阻尼器能大量消耗输入结构的地震能量,有效降低结构地震响应。2)应用于钢框架结构中的TYCDD阻尼器能很好的实现两阶段屈服以及承载力退化的工作性能。
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