【摘 要】
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现今,消能减震装置被广泛应用于结构设计中。金属阻尼器由于具有良好的塑性耗能、价格低廉和安装方便等特点被广泛应用。本文提出了一种轴向拉压型金属阻尼器。本文通过采用试验研究、数值模拟分析和理论分析相结合的方式,对轴向拉压型金属阻尼器进行了力学性能与抗拉（压）承载力的研究,主要研究内容及所得结论如下:（1）针对轴向拉压型金属阻尼器的力学性能,设计并完成了7个阻尼器试件的低周往复加载试验,记录并分析了阻尼
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（51578449,51478383）；
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现今,消能减震装置被广泛应用于结构设计中。金属阻尼器由于具有良好的塑性耗能、价格低廉和安装方便等特点被广泛应用。本文提出了一种轴向拉压型金属阻尼器。本文通过采用试验研究、数值模拟分析和理论分析相结合的方式,对轴向拉压型金属阻尼器进行了力学性能与抗拉（压）承载力的研究,主要研究内容及所得结论如下:（1）针对轴向拉压型金属阻尼器的力学性能,设计并完成了7个阻尼器试件的低周往复加载试验,记录并分析了阻尼器试件的试验现象和破坏状态,分析了试件的滞回曲线、骨架曲线、特征点、延性、耗能能力、刚度和承载力退化等力学特征。（2）分析了波形腹板厚度、阻尼器长宽比和翼缘厚度对轴向拉压型金属阻尼器力学性能的影响。试验结果表明:波形腹板厚度越小,阻尼器的耗能性能和延性越好,且滞回曲线的捏缩程度越小,但相应的承载能力和初始刚度会越低。提高阻尼器的长宽比,其耗能能力和延性会随之提高,滞回环的捏缩程度、承载能力却随之降低,但当长宽比从0.7增长到0.9时,其耗能能力和延性的提升程度很小。改变翼缘的厚度仅对阻尼器承载能力和耗能性能有一定影响外,其他性能参数差别不大,翼缘厚度为10mm试件的耗能性能略低,这是由于翼缘没有发挥较好地约束作用,导致波形腹板面外屈曲严重,滞回环捏缩略微严重。（3）利用ABAQUS有限元软件对阻尼器进行数值模拟分析,建立了引入剪切损伤机制的循环骨架本构,并与选用双线性本构和循环骨架本构的有限元模型计算结果对比,分析得到引入剪切机制的循环骨架本构的优势,进一步从滞回曲线、骨架曲线、特征点和破坏状态等方面,验证出模拟结果与试验结果有较高的吻合程度,为后续的数值模拟拓展因素分析提供依据。（4）利用ABAQUS有限元软件,针对阻尼器的波形腹板厚度、阻尼器长宽比和翼缘厚度三个几何因素进行拓展分析。模拟结果表明:为保证翼缘的约束能力,使波形腹板的力学性能得到充分发挥,翼缘与波形腹板厚度比（tf/tw）不得小于2.4,在保证此前提下,阻尼器波形腹板的厚度越小,阻尼器的耗能能力越强,但承载能力表现越差。阻尼器长宽比最好保证在0.5～0.9范围内,超出此范围,阻尼器会发生中间约束板弯曲或阻尼器整体侧向失稳,进而导致其承载力出现骤降,长宽比在此范围内时增大时,阻尼器的滞回性能随之增大,但长宽比从0.7增加至0.9时,其滞回性能提升不大,考虑到现实情况的复杂影响（阻尼器出现偏压、初始变形等情况）,认为长宽比为0.7时,阻尼器的滞回性能表现最佳。通过改变翼缘厚度进行有限元模拟,再次论证了翼缘与波形腹板厚度比（tf/tw）不得小于2.4,且发现提高翼缘板的厚度对阻尼器整体的耗能性能提升不大。（5）在已有的理论计算公式基础上,结合试验结果和ABAQUS有限元分析结果,拟合得到了波形腹板的抗剪承载力公式,并通过叠加原理得到轴向拉压型金属阻尼器的抗拉（压）承载力理论计算公式。通过与试验结果的对比发现,理论计算公式能保证一定的安全性的同时也不会过于保守,有一定的适用性。
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