磁流变阻尼器力学模型的研究现状

磁流变液是一种流变特性会随施加的磁场强度大小和方向而变化的粘性流体，磁流变阻尼器是一种智能减振器，其阻尼力会随输人电流的大小而变化，其得到了国内外相关专家的广泛研究和应用。先回顾前磁流变阻尼器力学模型的研究情况，并对各种模型进行对比分析，最后讨论了目前磁流变阻尼器研究中还有待解决的问题。     

磁流变阻尼器性能试验及其非线性力学模型

磁流变阻尼器是一种应用前景广阔的智能型阻尼器。研制了双出杆流动型磁流变阻尼器,对其进行了阻尼特性试验。在阻尼特性试验研究的基础上,建立了描述磁流变阻尼器阻尼特性的非线性模型。讨论了施加的电流、激振频率对非线性模型参数的影响。所建立的非线性模型与传统的Bingham塑性模型相比较具有精度高、能准确反映磁流变阻尼器滞回特性等优点。     

磁流变阻尼器简化力学模型研究

基于磁流变液体在不同磁场和剪切率下流变特性和磁流变阻尼器在混合模式下的力学原理,推导出包含四个待定系数的磁流变阻尼器简化力学模型。利用MTS8701系统测试的磁流变阻尼器的阻尼力与活塞杆运动速度及励磁电流的试验数据,对磁流变阻尼器简化力学模型进行了系数辩识。用磁流变阻尼器的电压驱动和电磁系统动态响应时间加上磁流变液体成链时间作为磁流变阻尼器的响应时间,建立了带时滞因子的磁流变阻尼器简化力学模型。试验与仿真分析结果表明,该简化力学模型能反映其基本力学特性。     

基于齿轮机构的SMA-摩擦阻尼器试验研究及数值模拟EI北大核心CSCD

基于齿轮机构对形状记忆合金(SMA)丝非比例拉伸的特点,提出了一种新型SMA-摩擦阻尼器,并阐述了该阻尼器的基本构造和工作原理。对SMA丝进行循环拉伸试验,考察了加载幅值、加载速率对其力学性能的影响规律;分别对齿轮摩擦单元和SMA-摩擦阻尼器试件进行了低周往复荷载下的力学性能试验,得到了摩擦材料、预紧力以及位移幅值对单次循环耗能、割线刚度、等效阻尼比和自复位率等力学性能指标的影响规律;建立了SMA-摩擦阻尼器的简化力学模型并进行了数值模拟。研究结果表明:所用复合树脂材料较黄铜材料出力更大,性能更稳定;新型阻尼器具有良好的耗能能力、承载能力及自复位能力,可实现大行程设计;利用OpenSees有限元模型计算得到的滞回曲线与试验曲线吻合较好,验证了力学模型和材料本构二次开发的正确性。     

粘弹性阻尼器的力学特性分析

在正弦输入的假设下,推导了用分数微分Maxwell模型建模粘弹性阻尼器时力和位移的表达式,并用该表达式分析了阻尼器的力学特性。将该算法的理论计算分别与已有的理论计算和试验结果进行比较,结果吻合的都比较好,证明了该算法的正确性。同时根据该表达式给出了粘弹性阻尼器能量耗散的计算方法。     

新型双重自复位摩擦阻尼器试验及数值模拟

为提升阻尼器的复位性能,提出了由复位弹簧与形状记忆合金(shape memory alloy, SMA)组成的双重复位驱动体系,设计了新型双重自复位摩擦阻尼器,概述了其构造及工作原理。通过往复加载试验,考察了预紧力、加载位移幅值及复位弹簧组件刚度对阻尼器复位性能及耗能性能的影响;确定了阻尼器简化力学模型并进行数值模拟分析。结果表明：增大预紧力虽能提高阻尼器耗能性能,但同时增大了残余变形率;在预紧力和加载位移幅值较大的情况下,双重复位体系对阻尼器卸载后残余变形率的降低更加显著,有利于提升有高耗能需求的阻尼器的复位性能;简化力学模型与OpenSees有限元模拟得到的阻尼器滞回曲线、力学性能参数与试验结果吻合程度较高,验证了力学模型的准确性。通过有限元模拟分析了各功能部件对阻尼器整体性能贡献,分析结果反映了摩擦耗能装置对阻尼器整体耗能性能的贡献较好,并且复位弹簧对阻尼器复位性能的贡献随着预紧力的增大而愈加明显。     

轨枕板的“中厚板”力学模型及其计算

本文根据轨枕板的几何形状、载荷特点，提出了应摒弃传统的设计与计算中轨枕板的“梁”、“薄板”力学模型，而代之以更加符合实际情况的“中厚板”力学模型的观点，并利用胡海昌的中厚板理论建立了轨枕板的合理计算模型，且推导了求解公式。用具体算例进行了计算，为进一步进行轨枕板的合理配筋提供了理论依据。     

NiTi形状记忆合金拉伸实验及数值模拟

研究了不同热处理制度下的ＮｉＴｉＳＭＡ丝在马氏体状态下的拉伸实验，提出对由此所得的形状各异的应力－应变曲线通用的物理模型，进而作数值模拟。模拟结果与实验吻合较好。     

磁流变阻尼器的非线性参数模型

根据磁流变阻尼器阻尼力特性的试验结果，建立了非线性参数模型。该力学模型由改进的Bingham单元（库仑摩擦单元与非线性粘滞单元并联）、非线性弹簧单元和质量单元串联而成。非线性参数模型能够很好地模拟阻尼力的滞回特性，对小速度时的阻尼力-速度关系也能很好地描述。模型中各参数物理意义明确，参数理和口描述了阻尼力分别与速度和位移的非线性关系。     

SMA耗能器的阻尼性能试验研究

设计并制作了伸缩式形状记忆合金耗能阻尼器，并对此器件进行了试验研究。试验结果与理论分析结果吻合程度较好，表明器件的设计是合理的、加工制作的工艺满足了理论要求，为该器件的工程实际应用积累了实践经验。     

超弹性SMA复合阻尼器的计算模型及参数分析

介绍了超弹性SMA复合阻尼器的构造及工作原理,并根据它的受力特性,建立了该阻尼器的力学计算模型,针对模型中的关键参数:阻尼器内滑条槽深与接触面摩擦系数、SMA丝的预应变及缠绕量、环境温度及位移幅值等对阻尼器力学性能的影响规律进行了分析。分析结果表明:阻尼器的初始刚度、输出力和滞回面积随内滑条槽深、SMA丝缠绕量、接触面的摩擦系数的增加而增加;在不同的位移幅值下,阻尼器的荷载-位移曲线形状分别呈三角形、四边形和五边形等多边形形式,表现为变刚度的特性;阻尼器的屈服位移和输出力随环境温度的升高而线性增加;当对SMA丝施加一定的初始预应变,SMA复合阻尼器表现为摩擦型阻尼器。最后,将模型结果与实验结果进行了对比,两者基本吻合。     

利用SMA开发耗能阻尼器的实验研究

形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简记为SMA)是一种新型的智能材料,除了具有形状记忆效应(Shape Memory Effort,简记为SME)外,还拥有相变伪弹性(Pseudo-Elasticity,简记为PE)性能和高阻尼耗散因子的性能。文章基于SMA的相变伪弹性的力学原理,设计并制作了SMA耗能器,并对器件进行了性能测试。结果表明,(1) SMA耗能器具有非常显著的阻尼耗能性能,平均等效粘滞阻尼比最大可达到33.56%,最小也有14%,能较好地满足结构被动耗能振动控制的要求;(2) SMA耗能器的阻尼性能与加载频率有关,在低频加载时阻尼性能较好,但随着加载频率的提高,阻尼性能逐步下降;(3) SMA耗能器的阻尼性能与最大行程的大小有关,当最大行程过小或过大时,其等效粘滞阻尼比较小,当最大行程为极限行程的1/2大小时取得最大等效粘滞阻尼比;(4) 在多次循环加载时,器件的应力应变滞回曲线具有整体向上的漂移现象,吻合了其他学者进行的SMA材料试验结果,这一现象的发现提高了此次研究中检测到的试验数据结果的可信度;(5) 实验结果与理论分析结果吻合程度较好,表明器件的设计是合理的、加工制作的工艺满足了理论要求。     

SMA杂交复合材料板低速冲击响应研究

本应用有限单元法，研究了形状记忆合金(SMA)对复合材料板低速冲击响应性能的影响。研究中，通过分析对比不同SMA体积含量复合材料板的低速冲击响应，得出SMA能的效地改善复合材料板低速冲击响应性能的结论，其中，SMA体积含量为0．3的复合材料板的最大挠度大约减少了30％。     

形状记忆合金纤维混杂正交对称铺层板的固有频率

形状记忆合金（SMA）混杂复合材料板是将有预应变的SMA纤维与普通纤维混杂单层内构成的。基于主动应变能调节（ASET）的概念,可实现对板的固有频率的调整。本文采用Galerkin法导出形状记忆合金（SAM）纤维混杂对称正交智能复合材料铺层板自由振动的频率的分析表达式。数值结果表明,SMA纤维的相变激发温度、体积含量、分布方式及其预应变对固有频率均有的影响,尤其是温度、SAM含量及其分布的作用更为显著,是结构振动控制的重要设计参数。     

单出杆式磁流变阻尼器弹簧活塞蓄能器的设计与研究

与双出杆阻尼器相比,单出杆阻尼器有较大的行程,更适合应用于安装空间有限的领域。设计用于平衡活塞杆进出缸     

形状记忆合金混凝土梁力学性能试验研究

将超弹性形状记忆合金(简称SMA)绞线作为主筋埋入到混凝土梁中,制成SMA混凝土梁。采用跨中单点加载试验对其进行力学性能测试,并利用同尺寸、同配筋率的钢筋混凝土梁作为参照,比较了各试验梁的承载力、残余变形和残余裂缝,分析了SMA的预应力及SMA与混凝土的粘结情况对试验梁力学性能的影响。结果表明,超弹性SMA绞线可以减小混凝土梁的残余变形和残余裂缝,提高混凝土梁的自修复能力。与普通钢筋混凝土梁相比,开裂后SMA混凝土梁的承载力增加的幅度更大,且粘结情况对梁的承载力有较大的影响。此外,对于无粘结SMA混凝土梁,对SMA绞线施加预应力可以提高混凝土梁的承载力和耗能能力。     

应用SMA智能阻尼器的结构模糊控制

利用形状记忆合金(SMA)的弹性模量随温度变化的特性和SMA超弹滞回耗能特性,设计提出一种新型SMA智能阻尼器。采用模糊控制器确定SMA智能阻尼器的SMA丝工作组数,从而瞬时准确地确定SMA智能阻尼器的刚度和阻尼的档位,并有效降低受控结构地震反应。利用MATLAB提供的模糊控制工具箱和Simulink模块建立仿真模型,数值分析某三层框架结构在无控、主动控制和模糊控制三种情况下的地震反应。仿真结果表明：在模糊控制情况下框架结构底层位移和加速度反应幅值分别降低了41%和48%,控制效果显著,接近主动控制的效果,从而验证了所设计提出的SMA智能阻尼器及其模糊控制的有效性与可靠性。     

形状记忆合金在土木工程中的研究与应用

介绍了形状记忆合金的基本物理力学性能,并从SMA阻尼器、SMA隔震装置、SMA驱动器和SMA复合材料4个方面,对其在土木工程中的应用研究现状进行了综述.评述了国内外在SMA产品研发以及应用过程等方面存在的差距和问题,并由此展望了其今后的发展方向.     

Influence of Moderate Temperature Treatment on Thermal Cycling Behaviour and Mechanical Properties of the CuAINiMnTi Alloys

The influence of moderate temperature treatment after quenching on thermal cycling behaviour andmechanical properties of the CuAlNiMnTi shape memory alloys have been investigated.It is shownthat there will be α phase precipitation in the alloy when it is subjected to quenching followed bymoderate temperature treatment at 600℃.The precipitation of α phase can suppress NiAl-basephase precipitation during subsequent thermal cycling,therefore the stabilization of transformationtemperature during thermal cycling can be achieved.The suitable amount of α phase precipitationcontributes to the improvement of mechanical properties of the alloy by changing the fracturemorphology.