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形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)因为具有独特的形状记忆效应和超弹性性能而成为研究的热点。超弹性是形状记忆合金最重要的力学性能之一,其在工程振动控制中的应用具有广阔的前景,但是目前的研究多仅为理论与实验研究,工程实际应用尚未见报道。本文拟借鉴结构振动控制技术的理论及粘滞性阻尼器的安装技术,将改进的SMA阻尼器用剪刀型安装机构安装于工程结构中,分析研究了它在结构减震中的应用效果,探讨了其发展前景。
第一,总结了国内外SMA在结构减、隔震及结构振动控制领域的研究进展以及应用情况,分析对比各种SMA装置,并展望了SMA阻尼器在结构减震中的发展方向;
第二,从SMA热力学性能的研究出发,综述了国内外研究形状记忆合金超弹性行为的本构模型,总结影响形状记忆合金超弹性的因素,提出SMA超弹性本构模型在结构应用中的简化方法;
第三,对SMA阻尼器进行了优化设计,对其设计要点、理论模型及工作机理做了必要的介绍。研究并分析了国内尚未见应用研究报道的剪刀型安装机构,简化分析了其计算模型,并提出本文中结构分析的方法;
第四,建模分析剪刀型SMA阻尼器用于钢框架结构在地震波下的响应,利用结构分析软件SAP2000对其分析,模拟分析了它在钢框架结构中的减震效果,探寻其在钢框架结构中的使用条件,最优安装位置,优化安装方法等;
第五,分析剪刀型SMA阻尼器在高钢结构中的应用,探讨了确定SMA阻尼器位置的方法,对比了安装剪刀型阻尼器的结构与无控结构的减震效果,为工程结构应用做出理论指导,并指明以后需要研究的方向和应注意的要点。