【摘 要】
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磁性形状记忆合金(Magnetic Shape Memory Alloy,简称MSMA)作为一种新型智能材料,其与传统温控形状记忆合金一样具有形状记忆效应和超弹性效应,本文以MSMA为研究对象,从MSMA本构模型、挤压型MSMA阻尼器设计和挤压型MSMA阻尼器减振设计方法三方面系统开展,本文主要工作和成果如下:(1)建立MSMA分段线性化超弹性本构模型。基于经典塑性理论框架,引入应力择优取向马氏体
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磁性形状记忆合金(Magnetic Shape Memory Alloy,简称MSMA)作为一种新型智能材料,其与传统温控形状记忆合金一样具有形状记忆效应和超弹性效应,本文以MSMA为研究对象,从MSMA本构模型、挤压型MSMA阻尼器设计和挤压型MSMA阻尼器减振设计方法三方面系统开展,本文主要工作和成果如下:(1)建立MSMA分段线性化超弹性本构模型。基于经典塑性理论框架,引入应力择优取向马氏体体积分数作为内变量,建立可以描述不同磁场下MSMA超弹性效应的分段线性化本构模型;结合相关文献中试验数据,提出描述马氏体重定向和逆重定向临界应力与磁场关系的Logistic关系函数;利用建立MSMA分段线性化本构模型对MSMA超弹性效应进行数值模拟,结果与文献中试验数据较为吻合。(2)设计挤压型MSMA阻尼器。通过对挤压型MSMA阻尼器进行受力分析,结合MSMA分段线性化超弹性本构模型,推导出挤压型MSMA阻尼器的力学计算模型;借助ABAQUS软件建立阻尼器有限元模型,用以验证力学计算模型的正确性;在阻尼器力学计算模型的基础上分析了环境磁场强度、MSMA棒材长度和截面尺寸、MSMA基本单元的个数、接触面摩擦系数和三角形滑块截面高度对阻尼器力学性能的影响。(3)挤压型MSMA阻尼器减振性能分析。提出基于性能的挤压型MSMA阻尼器设计方法;在Open Sees软件平台构建可以模拟挤压型MSMA阻尼器的材料本构;在多层校舍黏滞消能减震设计实践的基础上,开展多层校舍挤压型MSMA阻尼器减震设计,在不同特性地震动(近断层脉冲型地震动、近断层非脉冲型地震动和远场地震动)下研究两种减震设计方法对结构性能的影响,结果表明:相比于黏滞消能减震技术,挤压型MSMA阻尼器减震设计能更为有效提高结构的抗震性能和可恢复性能。
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