基于OpenSees的形状记忆合金-摩擦复合阻尼器对结构振动控制的研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:yu19910108
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以形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)为主要材料制作的耗能减震装置被国内外学者广泛关注,但在阻尼器开发研制、结构振动分析及优化设计等方面,存在一些不足之处。以此为背景,本文研究内容主要为以下几个方面:(1)介绍了一种新型SMA-摩擦复合阻尼器,在循环荷载实验得出的滞回曲线基础上,基于OpenSees平台开发了两种材料的多线性本构模型,建立了阻尼器的理论模型,并对阻尼器的力学性能进行了数值模拟。(2)以一五层钢框架为算例,数值分析了SMA-摩擦复合阻尼器对称减震结构在地震作用下时程反应,研究了不同阻尼器参数下结构减震效果:小震作用下,SMA单元工作,兼具耗能与自复位能力,减少SMA丝初始长度、增大丝材截面积是增强结构减震效果的有效措施;大震作用下,由摩擦单元工作,阻尼器的减震效果对摩擦片起滑位移与最大摩擦力有较大依赖,并且随起滑位移的降低和最大摩擦力的升高而提高。(3)以一三层钢框架为算例,数值分析了SMA-摩擦复合阻尼器偏心减震结构在地震作用下时程反应,可见,阻尼器对结构的平扭振动可以起到良好的控制作用,但是在不同地震波作用下,减震结构的振动控制效果有所不同,其中:小震条件下,EI Centro波作用的结构被动控制效果最佳;大震条件下,天津波作用的结构被动控制效果最佳。(4)对SMA-摩擦复合型阻尼器减震对称与偏心结构中阻尼器位置进行优化设计。研究得出:在相同阻尼器数量条件下,其各层布置方案对对称结构的减震效果影响较大,其中:选择每几层添加阻尼器时,对减震结构的振动控制效果最好,但相隔楼层数不宜过大,否则需通过增加阻尼器数量来维持减震效果;在各层相同阻尼器数量条件下,其平面布置方案对结构平扭耦联振动的减震效果影响较大,阻尼器应尽量添加在结构周边,并宜对称布置。
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