剪刀型SMA阻尼器在钢框架结构减震中的应用研究

结合SMA阻尼器的优点,利用剪刀型安装机构将SMA阻尼器安装于钢框架结构,用有限元分析软件SAP2000对装有SMA阻尼器的5层框架结构进行了减震效果的模拟与分析,探索了SMA阻尼器安装位置和安装方式对减震效果的影响。计算结果表明,剪刀型SMA阻尼器具有良好的减震效果。     

形状记忆合金阻尼器应用于某框架结构中的抗震仿真分析

对超弹性形状记忆合金(SMA)简化的本构模型做了介绍,设计了一种单拉式SMA阻尼器,将其应用于框架结构中,并利用ANSYS软件对框架模型结构进行地震作用下的有限元仿真分析。结果表明,将SMA阻尼器用于框架结构中具有很好的减震效果。此阻尼器对其他建筑物的减震亦有重要的参考意义。     

设置超弹性SMA阻尼器的框架结构地震反应分析

将超弹性形状记忆合金 (SMA)阻尼器应用于框架结构的被动控制中。给出了超弹性形状记忆合金简化的本构模型 ,建立了结构 -阻尼器体系的力学分析模型及其一般方程 ,通过模型结构在地震作用下的控制仿真分析和对比 ,验证了SMA阻尼器用于结构被动控制所具有良好的控制效果     

应用新型SMA阻尼器的单层框架结构地震响应控制

利用形状记忆合金(SMA)的超弹性滞回耗能特性,设计了一种新型的SMA阻尼器,以单层框架结构为模型,将该SMA阻尼器安装到结构的不同位置,通过大型有限元软件ANSYS进行模拟分析,比较了SMA阻尼器在不同位置时的减震效果。分析结果证明,安装本文设计的新型SMA阻尼器可以有效地减小结构的地震反应,为SMA阻尼器被动控制系统在结构抗震中的实际应用和设计提供借鉴。     

SMA阻尼器设计及框架结构地震反应控制分析

采用SMA(Shape Memory Alloy)旗帜型恢复力模型,深入分析了预变形、超弹性拉伸位移、刚度和长度4个参数对SMA阻尼器耗能系数的影响规律;分别建立了预变形、拉伸位移与耗能系数的关系式,并提出SMA阻尼器刚度和长度的确定方法.在分析结果的基础上,设计了一种新型超弹性SMA阻尼器.为了验证SMA阻尼器的减震...     

新型SMA耗能连梁框架剪力墙结构抗震性能研究

钢筋混凝土框架-剪力墙结构在高层建筑结构中被广泛采用。根据延性抗震设计思想,连梁需在墙肢发生损伤前屈服以承担耗能。然而连梁跨高比较小,失效模式多为剪切破坏、属脆性破坏,耗能能力有限;且较严重的连梁损伤修复困难,影响结构地震后使用功能的快速恢复。为解决上述问题,提出在钢筋混凝土连梁中安装形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)阻尼器,改变连梁耗能模式。阻尼器中采用奥氏体SMA材料,地震过程中利用SMA的相变耗散地震能量,地震后由于SMA的超弹性性能,阻尼器变形可自动回复,没有残余变形。通过研究给出SMA阻尼器的关键设计参数,并将SMA阻尼器安装在一栋18层RC框剪结构的各层连梁中,进行阻尼器控制结构地震反应的参数分析,验证阻尼器控制结构地震反应的可行性。分析结果表明,连梁中设置SMA阻尼器能够有效减小RC框剪结构在大震作用下的位移反应。     

含形状记忆合金自复位阻尼器隔震结构的地震反应分析

为了使隔震结构体系能够同时获得良好的隔震特性及震后自复位能力,本文利用形状记忆合金(SMA)材料在相变伪弹性阶段具有较好阻尼性能这一特点,采用SMA自复位阻尼器与常规叠层橡胶垫组合成自复位隔震装置。根据SMA材料相变伪弹性的本构模型,对SMA自复位阻尼器在反复循环荷载下的力学行为进行了数值模拟,得到了相应的滞回耗能曲线。提出了一种针对SMA自复位阻尼器的分段线性化恢复力模型,并依据剪切型层模型理论,编制了设有SMA自复位阻尼器隔震结构在地震作用下的弹塑性时程分析程序,对设有这种新型隔震装置工程结构进行地震反应分析。分析结果表明,这种隔震装置不仅可以大大减轻地震对上部结构的影响,而且还具有很好的震后复位能力,因此具有较好的工程应用前景。     

镍钛形状记忆合金塑性屈服后力学行为研究

为研究形状记忆合金(SMA)塑性屈服后力学行为的变化规律,在室温下将塑性屈服处理及未处理的SMA试样进行加卸载循环试验,对比分析了应变速率、应变幅值及循环次数等加载工况对SMA的相变应力、耗能能力及残余应变等力学参数的影响规律,给出了SMA塑性屈服后各力学性能与加载工况的关系.结果表明:受塑性屈服效应影响,SMA的滞回曲线无明显相变平台,并在卸载时出现较大残余应变.与超弹性SMA相比,塑性屈服后SMA在相同应变幅值下耗能能力下降超过40%,峰值应力增加约90%.塑性屈服效应不影响SMA极限应力,但对其极限应变有减弱作用.在结构振动控制所用的SMA耗能装置中,部分塑性应变有利于提高其自恢复能力,但在强震大变形作用下,需考虑因塑性屈服应变而造成的超弹性损失及残余应变的增加.     

安装SMA环簧阻尼器的钢框架地震响应分析

本文利用ABAQUS模拟设置预紧位移的SMA环簧阻尼器力学性能,采用初始消压荷载修正公式修正了有限元模拟结果。在此基础上,探究了有无预紧位移对SMA环簧阻尼器滞回性能的影响。基于ABAQUS的模拟结果,在开源软件OpenSees中对无控钢框架和安装SMA环簧阻尼器的钢框架进行地震响应时程分析。结果表明：有限元模拟结果能够反映出SMA环簧阻尼器的自复位性能,初始消压荷载修正公式能一定程度减小不完整马氏体相变造成的有限元模拟与试验结果的误差。设置预紧位移后SMA环簧阻尼器的初始刚度、最大承载力和耗能能力明显提高。在相同大小的加载位移下,预紧后的SMA环簧阻尼器展现出更加高效的耗能能力。安装SMA环簧阻尼器能够有效降低结构的地震响应,提高结构的自复位能力,减小震后的残余变形。     

设置粘弹性阻尼器的框架结构动力分析

粘弹性阻尼器 (Ved)是抗震被动控制中一种十分有效的耗能减震装置。文中根据粘弹性阻尼材料的应力 -应变关系 ,推导了粘弹性阻尼器和人字型支撑的组合层间单元刚度矩阵及单元控制力向量 ;并基于框架结构的空间特性 ,建立了设置 Ved框架结构在考虑空间协同分析基础上地震反应时程分析的控制方法 ;最后 ,应用文中的方法 ,对设置粘弹性阻尼器人字型支撑的钢筋混凝土框架结构进行了结构地震反应时程分析 ,并根据计算结果对其减震效果进行了分析讨论。     

SMA复合摩擦阻尼器在网架结构中的减振效果分析

将SMA复合摩擦阻尼器用作空间网架结构的耗能减振装置,探讨了其在空间结构中的减振控制分析方法。介绍了SMA复合摩擦阻尼器的工作原理和理论模型,建立了网架结构减振控制的运动方程。地震作用下某网架结构减振控制的数值模拟结果表明,SMA复合摩擦阻尼器可有效降低结构地震响应,较之纯摩擦阻尼器和纯SMA阻尼器,减振效果更为优良。     

形状记忆合金被动阻尼器及结构地震反应控制试验研究和分析

利用形状记忆合金(ShapeMemoryAlloy,简称SMA)的超弹性特性,本文提出了一种新型SMA阻尼器,将其安装在结构层间,抵抗结构地震作用。通过对阻尼器的构造设计,使其中的NiTi丝在结构振动过程中始终处于受拉状态,避免了合金丝的受压屈曲。文中首先针对一种直径为1.2mm的NiTi丝的超弹性特性进行了性能试验。试验结果表明,NiTi丝的超弹性滞回特性受其加载频率及循环圈数的影响,但当加载频率大于2Hz,加载循环圈数大于15圈后,该丝的超弹性滞回曲线趋于稳定。然后,将本文提出的SMA阻尼器安装在一个5层钢框架结构模型上进行了地震模拟振动台试验,验证了该SMA阻尼器可以有效减小结构的地震反应。最后,采用自回归(ARX)模型对无控和有控结构建模,分别采用最小二乘法和Kalman滤波法识别得到了无控结构和有控结构的ARX模型的参数,并由此进一步分析得到了无控和有控结构的各阶模态参数。     

新型形状记忆合金阻尼器在古塔抗震加固中的应用与优化分析

利用形状记忆合金(SMA)的超弹性滞回耗能特性,根据古塔的受力和主要灾变特点设计提出一种适合古塔的新型SMA阻尼器.通过试验得出该阻尼器的双线性恢复力模型,利用MATLAB提供的Simulink模块建立仿真模型,数值分析某古塔模型原型结构和加SMA阻尼器结构的地震反应.仿真结果表明:新型SMA阻尼器能有效降低古塔的地震...     

Seismic response control of high arch dams including contraction joint using nonlinear super-elastic SMA damper

In this study, the shape memory alloy (SMA) restrainer bars utilized to reduce the seismic response of arch dams with vertical contraction joints were investigated. The SMA damper model and the nonlinear behavior of arch dams affected by contraction joint opening/closing during earthquakes were simulated in ANSYS. Moreover, the nonlinear damping control principle and method were discussed. The effectivity of the SMA restrainer bars in arch dams was assessed through comparing with a traditional measure of reinforced steel across contraction joints. The SMA restrainer bars were effective in limiting the relative openings of the contraction joints and reducing the seismic acceleration. In addition, the new SMA vibration damper devices of arch dams are simple and easy to install.     

基于形状记忆合金拉索的框架结构地震响应分析

形状记忆合金作为一种集传感和驱动于一身的新型功能材料,在结构被动控制领域发挥着越来越重要的作用。文章介绍了形状记忆合金的基本特性和本构模型,仿真了形状记忆合金拉索对框架结构实施被动控制的效果,结果表明形状记忆合金具有明显的阻尼特性,可以显著地抑制结构的地震反应。     

Investigation of MRS and SMA Dampers Effects on Bridge Seismic Resistance Employing Analytical Models

This study dealt with investigating the seismic performance of the smart and shape memory alloy (SMA) and magnets plus rubber-spring (MRS) dampers and their effects on the seismic resistance of multiple-span simply supported bridges. The rubber springs in the MRS dampers were pre-compressed. For this aim, a set of experimental works was performed together with developing nonlinear analytical models to investigate dynamic responses of the bridges subjected to earthquakes. Fragility analysis and probabilistic assessment were conducted to assess the seismic performance for the overall bridge system. Fragility curves were then generated for each model and were compared with those of as-built. Results showed dampers could increase the seismic capacity of bridges. Furthermore, from system fragility curves, use of damper models reduced the seismic vulnerability in comparison to the as-built bridge model. Although the SMA damper showed the best seismic performance, the MRS damper was the most appropriate one for the bridge in that the combination of magnetic friction and pre-compressed rubber springs was cheaper than the shape memory alloy, and had the similar capability of the damper.     

SMA复合支座与磁流变阻尼器的双重隔震体系减震效果分析

为了进一步改善SMA复合支座在强震下的隔震效果,特别是当复合支座的水平剪切变形较大时,将SMA复合支座与磁流变阻尼器相结合,建立一种基于SMA复合支座与磁流变阻尼器的双重隔震体系及其力学模型,并与单纯的SMA复合支座隔震进行对比。仿真分析表明,该体系不仅能够大幅度地减小隔震层的水平侧移,有效地保护隔震装置,而且能使上部结构的层间位移与加速度反应得到有效的控制,从而提高隔震建筑的减震效果和可靠性。