耗能阻尼器的试验性能研究及仿真分析

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为了减轻地震灾害带来的社会损失,人们设计了各种形式的耗能阻尼器。阻尼器由于安装方便,在建筑、桥梁的建设之中得到了大量的使用。间隙式粘滞阻尼器和剪切金属阻尼器是在被动控制中使用较多的两种阻尼器,两种阻尼器虽然结构有所不同,但是都能起到良好的耗能作用。我国对这些阻尼器的工作原理已经进行了很多的理论研究,但是对于阻尼器结构参数对其耗能的影响规律有待深入探讨。本论文通过试验和仿真的方法对两种耗能阻尼器的耗能性能进行了研究。主要研究内容如下:(1)本文对几种参数不同的间隙式粘滞阻尼器进行试验,总结粘滞阻尼器的活塞长度和间隙宽度等对速度指数和阻尼系数的影响规律,并且通过编程,优化了粘滞阻尼器的设计流程。(2)本文结合金属阻尼器的结构以及工作原理,对金属阻尼器的受力计算公式进行理论推导。(3)本文对剪切金属阻尼器的材料进行单调拉伸实验,确定钢材的弹性模量、屈服应力、泊松比等力学特性参数,选择合适的本构关系;对金属阻尼器的缩尺模型进行试验,观察阻尼器的变形过程,并通过滞回曲线、骨架曲线对耗能性能进行分析;并且结合对两种阻尼器的试验,比较了粘滞阻尼器和金属阻尼器各自性能的特点。(4)本文利用ABAQUS有限元仿真软件,建立合理的有限元模型,对剪切金属阻尼器进行静力分析和屈曲分析,模拟缩尺模型的性能试验,并将仿真拟结果与试验进行对比分析,验证有限元仿真的可行性。(5)通过有限元探究劲肋和翼缘对剪切金属阻尼器耗能的影响,对多种布置形式的劲肋和翼缘进行分析,确立了最合理的劲肋与翼缘的布置方案,使阻尼器最大水平力提高50%以上。
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