一种新型形状记忆合金超弹性阻尼器的理论与试验研究

摘要

结构耗能减振技术是一种结构控制技术,它是通过在结构的适当位置安装耗能减振装置,利用这些装置的耗能来减小结构在强震和大风作用下的振动响应.形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)具有形状记忆效应、超弹性效应和高阻尼特性,利用超弹性效应制成的形状记忆合金超弹性阻尼器就是一种性能优良的耗能减振装置,它可以有效的控制结构的动力响应,在理论上和实用上都是很有价值的.该文在综述了国内外耗能减振技术的研究成果及工程应用状况后,设计了一种新型形状记忆合金超弹性阻尼器,讨论了这种新型阻尼器在工程上的一些应用形式,然后针对这种新型形状记忆合金超弹性阻尼器进行了理论和试验研究,最后进行了装有该种阻尼器的框架结构的地震动有限元分析.该文研究的主要内容和成果如下:1、基于形状记忆合金的超弹性特点,研制了一种新型形状记忆合金拉压、扭转及转动耗能阻尼器,这种阻尼器具有同时消耗拉压、扭转和转动三种振动能量的能力.2、基于这种新型形状记忆合金阻尼器的形状特点,探讨了它在建筑结构和桥梁结构上的多种应用型式及其受力特点.3、对该种新型形状记忆合金阻尼器进行了力学分析,推导了拉压、扭转及转动作用下阻尼力与位移公式,得出了耗能大小与各种影响参数之间的关系.4、进行了该种新型阻尼器动态力学性能试验,对影响新型形状记忆合金阻尼器工作性能的各种影响因素进行了研究.试验和研究表明,该种阻尼器在拉压、扭转及转动时具有较好的耗能能力,其滞回曲线与理论分析较一致.同时也验证了理论分析方法的正确性.5、比较了装有阻尼器和未安装阻尼器时框架在地震波作用下的振动衰减过程,数值模拟计算结果表明,该种形状记忆合金阻尼器可以有效的控制模型结构的动力响应,是一种性能良好的耗能减振装置.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2结构振动控制概述

1.2.1结构控制的概念

1.2.2结构控制的减振机理

1.2.3结构控制技术的分类

1.3结构用阻尼器及形状记忆合金阻尼器研究和应用现状

1.3.1结构用阻尼器的分类

1.3.2形状记忆合金阻尼器研究和应用现状

1.4本文的主要研究内容

1.4.1研究的目的和意义

1.4.2主要研究内容

第二章形状记忆合金阻尼器的耗能减振原理与设计制造

2.1概述

2.2形状记忆合金的超弹性性能

2.3本文研制的新型形状记忆合金阻尼器的设计与制造

2.3.1新型阻尼器的设计与制造

2.3.2此种新型阻尼器的工程应用探讨

第三章缩尺阻尼器力学分析

3.1 SMA丝的伪弹性恢复力曲线

3.2恢复力模型

3.3阻尼器试验模型介绍

3.4拉压阻尼性能分析

3.4.1阻尼器力位移公式的建立

3.4.2不同参数对阻尼器拉压耗能的影响

3.4.3加载位移幅值对阻尼器拉压耗能的影响

3.5扭转阻尼性能分析

3.6转动阻尼性能分析

第四章形状记忆合金阻尼器的动态力学试验

4.1概述

4.2形状记忆合金阻尼器动态力学性能试验

4.2.1试验目的

4.2.2试验用阻尼器规格

4.2.3试验装置

4.2.4试验方法与步骤

4.2.5试验结果及其分析

第五章形状记忆合金阻尼器控制框架地震动的有限元分析

5.1概述

5.2地震波作用下框架振动的有限元时程分析

5.2.1 SMA阻尼器参数的确定

5.2.2分析方案

5.2.3计算结果对比：

5.2.4计算结果分析

第六章总结与展望

6.1本论文的主要工作和主要结论

6.2有待研究的问题与展望

参考文献

致谢