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大尺寸超弹性形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)螺旋弹簧是一种可用于结构减振控制的阻尼器。然而,迄今为止这种超弹性阻尼器在土木工程结构隔震领域的研究较少。本文提出了一种SMA弹簧-摩擦支座(SMA Spring-Friction Bearing,简称SFB)并研究了其隔震性能。首先,在考虑材料内部相变过程的SMA本构关系模型的基础上,针对超弹性SMA弹簧的恢复力性能建立了一种便于工程应用的新的宏观现象模型。随后,推导了SFB隔震结构体系运动方程,利用MATLAB程序进行了结构地震响应的数值模拟。最后,将SFB隔震体系的地震响应与具有相同结构参数的纯摩擦支座(Pure Friction Bearing,简称PFB)隔震体系和摩擦摆(Friction Pendulum System,简称FPS)隔震体系的地震响应进行了对比分析。研究结果表明,SFB对上部结构具有良好的加速度减振效果,同时,该支座较其它两种滑动支座在降低隔震层位移峰值响应和抑制隔震支座残余位移两方面具有明显的优势。 相似文献
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利用形状记忆合金（Shape Memory Alloy,简称"SMA"）丝材的超弹性与复位弹簧特性,开发出一种新型变形可恢复SMA阻尼器,以增强其变形可恢复的能力。同时,为了解决SMA丝材在实际工程中锚固难的问题,提出了一种新型可调节夹具,不仅解决了SMA丝材的不易锚固问题,而且增强了调节预应变的能力。对所提出的新型SMA阻尼器进行了循环加载试验研究和数值仿真分析,探讨不同加载频率及位移幅值对其力学性能的影响,建立了恢复力模型。结果表明:新型SMA阻尼器在循环荷载作用下滞回性能稳定,具有良好的耗能性能;内置弹簧对新型SMA阻尼器变形可恢复能力有较大帮助。基于所建立恢复力模型的数值模拟结果与试验结果符合情况很好,验证了阻尼器恢复力力模型的正确性。 相似文献
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在对NiTi形状记忆合金（SMA）的力学性能试验研究的基础上,设计了一种新型SMA阻尼器,根据形状记忆合金丝的超弹性分段线性恢复力模型建立了阻尼器的理论模型,并通过阻尼器的性能试验研究验证了理论模型的正确性,试验结果表明这种阻尼器具有较好的耗能能力。 相似文献
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利用形状记忆合金(SMA)材料的超弹性,本文提出了一种放大位移型SMA阻尼器,建立了装有该阻尼器的框架有限元模型并对该框架的地震反应实施了模拟减震控制。分不安装阻尼器、安装不放大位移阻尼器和安装放大2倍层间位移阻尼器三种工况,输入El Centro和Taft地震动,对比研究了阻尼器的减震控制效果。分析结果表明:(1)放大位移型SMA阻尼器的控制效果优于不放大位移型SMA阻尼器;(2)该放大位移型SMA阻尼器对位移的控制效果优于对加速度的控制效果。 相似文献
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针对风电塔架结构内部有限的空间,设计一种新型减振系统。基于悬吊质量摆减振原理,利用形状记忆合金（SMA）的超弹性特性,将SMA丝与弹簧叠加成SMA阻尼器后并与悬吊质量摆复合,设计了一种形状记忆合金-悬吊质量摆阻尼器（SMA-SMPD）系统。研究了细部构造、减振原理和参数影响,并利用Matlab软件对单自由度体系在不同地震作用下的动力响应进行了数值模拟。结果表明:所设计的刚度和质量可调的SMA-SMPD是有效的。与结构受控频率相调时,将结构振动能量集中转换到SMA-SMPD上,可耗散结构振动能量,减震率可达30%~40%,且整体性能稳定,对结构动力响应控制效果显著。 相似文献
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SMA复合摩擦阻尼器性能的试验研究 总被引：3，自引：0，他引：3
利用形状记忆合金(SMA)的超弹性效应及高阻尼性能,结合传统Pall摩擦型阻尼器的特点,提出了一种SMA复合摩擦阻尼器。在建立阻尼器力学分析模型的基础上,对SMA复合摩擦阻尼器的性能进行了试验研究,分析了位移幅值、加载频率等对阻尼器的等效刚度、单位循环耗能和等效阻尼比的影响,并与理论分析结果进行了对比。研究表明,SMA复合摩擦阻尼器在加卸载循环下会形成比较稳定的滞回曲线,表明这种阻尼器具有良好的耗能能力。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2016,(6)
基于超弹性形状记忆合金丝(SMA)的力学性能试验,分析影响SMA滞回特性的主要因素及变化规律,建立一种超弹性SMA的滞回参数模型。通过试验数据结果分析,应变幅值和加载速率是影响SMA滞回行为的两大主要因素;研究通过引入sinh函数和运用粒子群算法,提出了一种考虑了双因素影响的SMA滞回参数模型。基于试验数据进行模型的参数识别和确定关系,并对不同工况下的试验值和模型理论计算值进行比较分析,最终得出的对比结果吻合程度较好。证明了本文建立的滞回参数模型可以很好地模拟SMA在多影响因素下的应力-应变关系,及其滞回力学特性。 相似文献
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锥形形状记忆合金阻尼器性能分析与试验研究 总被引：1，自引：1，他引：0
本文对一种新型形状记忆合金阻尼器——锥形形状记忆合金阻尼器的性能进行了数值分析和试验研究。基于形状记忆合金的超弹性双线型本构模型,利用非线性有限元方法分析了锥形形状记忆合金阻尼器的滞回性能,并且用大型能用程序ANSYS进行了验证,得出锥形形状记忆合金阻尼器的滞回模型可简化为分段线性滞回模型,试验包括形状记忆合金丝的本构试验、疲劳试验阳阻尼器的性能试验．试验结果与数值分析结果基本吻合,形状记忆合金表现出良好的超弹性。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2016,(6)
利用形状记忆合金的超弹性和滞回耗能特性,研制一种兼具自复位、高耗能及放大功能于一体的形状记忆合金复合黏滞阻尼器(Hybrid Shape Memory Alloy Viscous Dampers,简称HSMAVD),并通过试验研究形状记忆合金复合黏滞阻尼器在循环荷载作用下的力学性能;同时,基于改进的GraesserCozzarelli模型和普通粘滞阻尼器力学模型,建立了形状记忆合金复合黏滞阻尼器的恢复力模型,并对其力学性能进行了仿真分析。研究结果表明:形状记忆合金与粘滞阻尼器复合后具有良好的协同工作能力,可有效发挥形状记忆合金的超弹性和粘滞阻尼器的速度相关特性,使其具有稳定的滞回性能和良好的耗能能力;仿真结果与试验结果吻合较好,验证了文中提出的恢复力模型的正确性,对形状记忆合金复合黏滞阻尼器的研发具有参考价值。 相似文献
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本文针对渤海JZ20-2MUQ导管架式海洋平台进行比例为1∶10的模型结构的形状记忆合金阻尼隔振振动台试验研究。首先,根据原结构的基本参数,确定试验模型的几何参数,推导出相似比关系,并对形状记忆合金阻尼器和黏滞阻尼器进行性能试验,确定其基本力学性能;其次,对模型结构进行振动台试验研究,分别考察4种地震作用下无控结构、纯隔振结构、SMA隔振结构和SMA阻尼隔振结构的反应;最后,对模型结构进行数值计算分析。结果表明,各种隔振结构方案对平台结构导管架端帽位移和平台甲板加速度均有很好的控制效果。数值分析结果与试验结果吻合较好。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2016,(6)
基于形状记忆合金(SMA)的超弹性特性和压电陶瓷(PZT)逆压电效应,设计了一种SMA-压电摩擦智能阻尼器。针对遗传算法局部搜索能力差,容易陷入早熟的缺陷,提出了一种改进的遗传算法,并以多模态控制性能指标作为优化准则,对一空间杆系结构的阻尼器布置进行了优化分析。采用线性二次型最优控制(LQR)算法,选取4个阻尼器,分析了未改进和改进后的两种最优布置方案对结构地震反应的控制效果。结果表明,改进后的遗传算法有更好的收敛性,更强的寻优能力,能使阻尼器得到更优的布置位置;改进的遗传算法得到的阻尼器优化布置方案可以更加有效地降低结构的地震峰值反应。 相似文献
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SMA-MR复合型阻尼器 总被引：5，自引：0，他引：5
利用形状记忆合金超弹性、形状记忆特性和MR液的材料特性，提出了SMA-MR复合阻尼器，建立了阻尼器的理论模型。通过输入正弦波得到小震、大震时相应的滞回曲线，并对一单层框架进行输入El Centro地震波下的减震效果分析，比较了SMA-MR阻尼器、仅有SMA和仅有MR作用下的减震效果。结果表明，所设计的SMA-MR阻尼器具有卓越的阻尼性能，对大震、小震的控制实现了自适应的智能性。 相似文献
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新型形状记忆合金阻尼器的试验研究 总被引：23，自引：5，他引：23
本文在对形状记忆合金(SMA)的力学性能研究的基础上，设计和制造出一种性能良好的SMA阻尼器，介绍了其工作原理及有关试验结果，将该阻尼器安装在斜拉桥模型上，进行了斜拉桥模型振动试验。试验结果表明该阻尼器的耗能效果明显，在工程结构振动控制方面具有比较好的应用前景。 相似文献
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将形状记忆合金（Shape memory alloy,简称"SMA"）与压电摩擦阻尼器复合设计了一种半主动混合阻尼器,对SMA丝进行了材性试验,分析了循环圈数、加载速率和应变幅值对SMA丝力学性能的影响。基于试验数据,以速度方向和应变值作为神经元输入,建立了SMA的BP神经网络本构模型,并利用T-S模糊逻辑求解压电陶瓷驱动器输出电压,对1个2层的钢框架结构进行了无控、SMA被动控制和混合控制MATLAB仿真分析。结果表明:SMA的BP网络模型预测的应力误差大多集中在20 MPa以内,且误差较大点主要集中在加载的初始段和卸载的结束段等数值较小的点,BP神经网络能够较好地预测SMA丝的本构曲线。相比SMA被动控制,混合阻尼器可以更加有效地降低结构的动力反应。 相似文献
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分级屈服型金属阻尼器减震性能分析 总被引：1，自引：0，他引：1
本文提出一种由两个不同尺寸的环形金属阻尼器套在一起形成的新型分级屈服型金属阻尼器,阐述了其构造形式和耗能机理,提出其三折线骨架模型并采用三折线随动强化模型模拟分级屈服型金属阻尼器的滞回性能,与试验结果进行了对比分析。利用SAP2000有限元分析程序,分别对纯混凝土框架结构和装有分级屈服型金属阻尼器的混凝土框架结构进行小震、中震和大震下的弹塑性动力时程分析。研究结果表明,分级屈服型金属阻尼器的滞回环饱满,三折线随动强化模型可以较好地模拟阻尼器的滞回特性,其预测结果与试验结果吻合较好。装有分级屈服型金属阻尼器的混凝土框架结构在不同水准的地震作用下均具有较好的抗震性能,结构的地震位移响应明显减小。小震下阻尼器内环开始屈服耗能,外环保持弹性,为结构提供附加阻尼和附加刚度。中震下阻尼器外环开始屈服,和内环一起耗能,实现了内外环分级屈服耗能。大震下阻尼器能有效地控制结构的位移响应,提高结构的整体抗震性能。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2015,(5)
本文提出一种编织式金属阻尼器,并通过数值模拟和试验研究相结合的方法展开系统的研究。本文首先进行了有限元模拟和拟静力试验,得到了该阻尼器的力-位移曲线,结果表明本阻尼器的疲劳性能好,但滞回曲线有一定的捏缩现象。然后运用ANSYS对其设计参数进行了优化,结果发现改用梭形截面杆后,阻尼器出力和滞回性能大幅提高。最后采用Bouc-Wen模型建立了阻尼器的恢复力模型,运用SAP2000软件对安装此阻尼器前后10层平面框架进行弹塑性时程分析,结果表明,安装该阻尼器后结构的层间位移、层剪力和顶点位移大幅降低,从而验证了其耗能性能。 相似文献