波纹钢管铅阻尼器性能分析研究

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本文总结了国内外金属波纹管在隔振减振、能量吸收和消能减震领域等方面的研究现状与应用进展。提出一种新型的波纹钢管铅阻尼器(Lead-filled Corrugated Steel Tube Damper,LFCSTD),阐述了其构造、原理与特点,通过概念设计和数值模拟仿真分析等方法,研究波纹钢管铅阻尼器的滞回耗能性能、构造形式、耗能机理、关键设计参数和复杂受力作用的影响。主要内容如下:(1)采用ABAQUS软件对钢管阻尼器、波纹钢管阻尼器和波纹钢管铅阻尼器三种阻尼器进行数值模拟分析,研究波纹钢管铅阻尼器的构造特点,工作机理及滞回性能。研究结果表明:波纹钢管铅阻尼器具有耗能减震机理明确,工作性能稳定,耗能性能优良,极限变形大等优点。(2)采用ABAQUS软件研究不同构造形式对波纹钢管铅阻尼器的工作机理和力学性能的影响,并比选出更合理可靠的波纹钢管铅阻尼器构造形式。研究表明:波纹钢管采用端部直线段与中部波纹段波峰连接的波峰构造形式,能够增加端部连接段的承载力和刚度,有效控制阻尼器塑性分布,使得阻尼器的变形和耗能集中在中部波纹段,充分发挥波纹钢管的工作性能。(3)采用ABAQUS软件对46个不同构造参数的波纹钢管铅阻尼器的关键设计参数进行研究,研究厚径比、波纹钢管内径、高径比、波厚比、波高比、波峰直径、端部连接段长度和端板嵌入深度等参数的影响,理清楚关键设计参数对波纹钢管铅阻尼器力学性能的影响规律,并给出合理的建议取值。(4)采用ABAQUS软件研究27种复杂受力工况作用对波纹钢管铅阻尼器力学性能的影响规律。结果表明:波纹钢管铅阻尼器同时受到轴向拉压、面内外弯矩和扭转变形等复杂受力作用时,波纹钢管铅阻尼器的滞回曲线和骨架曲线基本重合,波纹钢管铅阻尼器基本保持稳定的工作性能。
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