室温下大尺寸Zn-22Al合金的力学性能研究及减震性能分析

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Zn-22Al合金具有低的屈服应力、高的延展性和不易加工硬化的特性,是一种很有潜力的金属耗能器材料,有着很大的发展空间,可以预见其在结构耗能减震领域会有广阔的发展前景和应用价值。但是,目前国内,室温下大尺寸Zn-22Al合金试件,是否具有较好的性能研究极少,尤其是否可以满足用到实际结构中进行抗震的研究更少。本文通过尝试不同的加工工艺来获得大尺寸Zn-22Al合金试件,分析和研究室温下大尺寸Zn-22Al合金试件的拉伸、压缩力学性能以及其超塑性,并利用有限元软件分析模拟了Zn-22Al合金阻尼器板的减震效果。以拉伸实验为基础,制备了不同工艺的拉伸试样,测定了Zn-22Al合金在不同应变速率下的断后延伸率、流变应力以及材料弹性模量与泊松比等,得到了最大延伸率213%;对比了不同应变速率下的弹性模量,不同应变速率对弹性模量会产生影响,但结果差别不大;获得了可参考的弹性模量、泊松比和剪切模量;分析了合金的流变应力,最小为97Mpa,最大为365Mpa;得到了合金的规定非比例延伸强度Rp0.2最小值为60Mpa以及最大抗拉强度为374Mpa,可供实际工程参考。以压缩实验为基础,制备了不同工艺的压缩试样,测试和分析了不同应变速率下压缩应力-应变曲线、压缩真应力-真应变曲线以及压缩流变应力变化趋势;最后对不同应变速率下规定非比例压缩强度进行了测试。不同加工工艺下,压缩流变应力均随着应变速率的增大而增大;最大压缩流变应力为313Mpa,最小为119Mpa;不同工艺下,规定非比例压缩强度都随着应变速率的增大而增大,合金的规定非比例压缩强度RPc0.2最小值为118Mpa。利用实验得到的相关参数,采用有限元软件ANSYS对一八层钢框架结构进行了动力时程分析,得出了该结构在多遇和罕遇地震下的地震响应,分析了Zn-22Al合金的减震性能,并比较了层层设置阻尼器与隔层设置阻尼器的减震效果。得出Zn-22Al合金阻尼器板具有良好的减震性能。通过实验研究和有限元分析获得了以上成果,对建筑结构中设计和应用大尺寸Zn-22Al合金阻尼器提供了参考依据。
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