基于扭转式SMA-复合摩擦阻尼器的钢框架结构减震分析

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被动控制由于成本低廉,维护方便,构造灵活等优点,在振动控制领域和实际工程中得到广泛关注与应用。形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称为SMA)近年来在土木工程振动控制领域得到广泛关注,由于其具有优良的高阻尼性、耐腐蚀性和超弹性等优良特性,更具有独特的形状记忆特性所以成为振动控制领域的理想材料。在这种背景下,本文利用超弹性SMA绞线和弧形摩擦阻尼器的优势,提出了一种扭转式SMA-复合摩擦阻尼器,主要从材料的性能试验、阻尼器的设计、理论模型的建立和抗震性能的强弱进行分析,所做工作和主要结论如下:(1)对超弹性SMA绞线的力学性能与耗能能力进行试验研究,探讨单向拉伸时的加载频率、应变、循环次数对其性能的影响,发现在大应变、高频率、低循环次数的情况下,阻尼器的各项指标更为优良;根据试验的得到的SMA绞线的力学性能参数建立了ANSYS有限元模型并进行模拟,其中的Auricchio的模型可以很好的描述SMA绞线的应力-应变关系;(2)根据SMA绞线的滞回特点与弧形摩擦阻尼器的工作原理,提出了扭转式SMA-复合摩擦阻尼器,利用Simulink工具箱绘制出程序框图用于描述SMA绞线的滞回特性,结果与试验曲线大致吻合;建立了弧形摩擦阻尼器的理论模型,与SMA绞线的理论模型相结合,对扭转式SMA-复合摩擦阻尼器的进行数值模拟,得到的恢复力位移曲线形状规则、饱满,自复位能力良好。(3)为了验证扭转式SMA-复合摩擦阻尼器在振动控制中的应用,将其加入到结构中进行罕遇地震下的弹塑性时程分析,对不同地震作用下扭转式SMA-摩擦阻尼器结构的响应进行对比,达到了很好的减震效果。
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