普通摩擦减震装置构造简单,耗能效果好,是目前工程结构中常用的耗能减震装置之一。但是,作为一种被动减震装置,该装置不具有自适应能力,不能根据结构减震需求主动改变其摩擦力,以达到更好的结构减震效果。为此,本文根据形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简写为SMA)、压电堆和普通摩擦减震装置的特点,研发了一种SMA-压电摩擦复合减震装置,并进行了相应的力学性能试验,同时采用模糊控制理论,进行了集成SMA-压电摩擦复合减震系统后电抗器结构的模拟地震振动台试验,检验了减震控制效果。主要内容有:(1)通过对国产奥氏体SMA丝的物理力学性能试验,研究了循环次数、应变幅值、加/卸载速率等对SMA材料力学性能和耗能能力的影响,建立了相应的的应力-应变本构模型,为SMA-压电摩擦复合减震装置的研发提供了依据。研究结果表明,循环稳定后,SMA的耗能性能主要与应变幅值有关,基本不受加/卸载速率的影响,文中建立的本构模型能够较好地反映SMA材料的本构特征,可用于SMA-压电摩擦复合减震装置的研发。(2)为弥补现有SMA被动减震装置和压电摩擦半主动减震装置存在的一些缺陷,结合SMA和压电材料各自的特点,研发了一种新型SMA-压电摩擦复合减震装置。其工作原理是,小震时复合减震装置中的SMA单独工作,SMA丝拉缩被动耗能;大震时根据结构减震需求,复合减震装置中的压电摩擦半主动减震装置主动参与工作,且通过调节电压实现减震装置的混合半主动控制。(3)采用HT97711动/静材料试验机和专用驱动电源,进行了上述SMA-压电摩擦复合减震装置的力学性能试验,分析了输入电压.、加载频率和位移幅值等对减震装置割线刚度、单位循环耗散能量及等效阻尼比的影响。结果表明,上述复合减震装置具有较大的双向出力,滞回曲线饱满,对称性较好,工作性能基本不受加/卸载频率的影响,说明文中研发的SMA-压电摩擦复合减震装置的工作性能稳定,适用范围较广,耗能能力较好。(4)根据模糊控制理论,设计了一个双输入单输出的模糊控制器,用于调节SMA-压电摩擦复合减震装置的实时输入电压。利用MATLAB中的Simlink模块建立了 SMA-压电摩擦减震装置的输入-输出计算模型,进行了一个3层框架模型结构在无控、被动控制和混合控制下的数值模拟分析,探讨了相应的减震规律和减震效果。分析结果表明,SMA-压电摩擦复合减震装置可以有效地降低结构的地震反应,并且混合减震效果明显优于被动减震效果。一般地,被动减震时结构位移和加速度反应的减震效果约为30%,混合减震效果可达40-50%。(5)设计制作了一个相似比为1:2的干式空心电抗器结构模型,采用模糊控制理论,进行了 El Centro波、江油波等多种工况下电抗器结构无控、被动控制和混合控制时的模拟地震振动台试验,分析了电抗器结构在不同工况下的减震效果和减震规律。结果表明,SMA-压电摩擦复合减震装置的减震效果比较明显。一般地,被动减震时位移和加速度反应的减震效果可达40%,混合控制可达50%,提高了电抗器结构的抗震可靠性。