形状记忆合金棒式防振锤对斜拉索的减振性能研究

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形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)不仅具有超过一般材料的弹性,特殊的形状记忆效应,出色的阻尼能力,强大的耐腐蚀性和优秀的耐疲劳性,还具有自我感知和自我适应的特性,是用于结构振动控制的理想材料,拥有广阔的应用前景。根据形状记忆合金的特有的能力,本文主要进行了关于超弹性SMA棒材的力学性能试验,提出使用超弹性SMA棒材代替现有防振锤中易发生断股状况的钢绞线,并利用其对斜拉索进行减振耗能。主要研究内容包括:(1)综述了斜拉索减振、SMA和防振锤的国内外研究进展及概况,明确了论文的研究内容与研究意义。(2)通过对超弹性SMA棒材的力学性能试验,研究循环次数、预拉、不同直径、不同加载速率、不同应变幅值等因素对其应力-应变关系、耗能能力、等效阻尼比、残余应变等有关力学性能参数的影响,并简单拟合出其力学性能变化函数关系式。(3)使用超弹性SMA棒材替代国内常见的FD型和FR型防振锤中的钢绞线,建立其数学模型,通过有限元模型对比验证其理论模型的正确性。然后以SMA-FD型防振锤为例,探索各结构参数对防振锤频率特性的影响规律;对使用不同直径SMA棒材的FD和FR型防振锤的固有频率进行试验,将测得的结果与其理论值进行比较分析。(4)研究防振锤对斜拉索的振动控制效果,建立拉索-防振锤系统的运动方程和状态方程,用复特征值法分析耦合系统的模态阻尼比,将其模态阻尼比作为优化目标,采用控制变量法对其各个模态参数进行优化分析,为后续的研究提供最优参数。
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