【摘 要】
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框架结构是目前常用的结构形式之一,梁柱节点是它的重要组成部分。在以往发生的地震纪录中,可以发现梁柱节点常常在地震水平力的作用下发生破坏,因此为了加固梁柱节点、加强框架结构整体抗震能力,本文研制出一种具有自主知识产权的位移放大型扭转阻尼器。以下对位移放大型扭转阻尼器,进行数值分析和试验研究,力图避免或减缓框架出现“弱节点”的破坏模式。首先从理论上确定影响位移放大型扭转阻尼器耗能性能的构造参数,然后分
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框架结构是目前常用的结构形式之一,梁柱节点是它的重要组成部分。在以往发生的地震纪录中,可以发现梁柱节点常常在地震水平力的作用下发生破坏,因此为了加固梁柱节点、加强框架结构整体抗震能力,本文研制出一种具有自主知识产权的位移放大型扭转阻尼器。以下对位移放大型扭转阻尼器,进行数值分析和试验研究,力图避免或减缓框架出现“弱节点”的破坏模式。首先从理论上确定影响位移放大型扭转阻尼器耗能性能的构造参数,然后分别设计18组不同参数下的阻尼器并进行有限元数值模拟分析,通过滞回曲线、骨架曲线、特征参数以及应力云图的对比来明确各构造参数对阻尼器耗能性能的影响,并根据结果确定其力学模型。结果表明:位移放大型扭转阻尼器滞回曲线饱满对称,滞回环面积大,耗能能力强,应力分布均匀,最大应力均分布于铅芯与橡胶层接触面附近,其余部分无明显应力突变现象,其力学模型可采用双线性模型进行描述。铅芯直径(Φ)及其与距中轴距离(a)、橡胶层直径(2r2)、橡胶层厚度(hr)、橡胶弹性模量(G)、加载幅值(γ)对其耗能特性均有影响,其中铅芯直径(Φ)影响最大,建议尽量通过增大铅芯直径来提高阻尼器耗能性能。在有限元模拟分析的基础上,结合一般梁柱节点的尺寸,设计并制作了一个位移放大型扭转阻尼器,对这个试件进行低周反复加载的性能试验,其中包括疲劳试验与大变形试验,研究加载幅值和加载频率等因素对阻尼器耗能效果的影响,得到试验与模拟结果对比分析表明:试验所得滞回曲线较饱满,耗能能力较强,滞回环面积较大且基本不随循环次数的增加发生改变。当向下压时限位板会顶住直条齿,导致滞回曲线呈现上小下大的状态。由于疲劳工况中齿轮传动间出现较大缝隙,导致大变形工况下滞回曲线发生明显的滑移现象。在位移放大型扭转阻尼器数值模拟研究和试验研究的基础上,首先在理论上对铅与橡胶材料进行力学描述,然后依据阻尼器构造特征建立起一般恢复力学模型,了解相关设计参数对恢复力学模型的影响,提取出阻尼器设计的适用公式,最终给出实际应用阻尼器的设计方法。
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