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

摘要

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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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 形状记忆合金的基本特性

1.3 形状记忆合金阻尼器在土木工程领域的研究现状

1.4 本文主要研究内容

第二章 SMA-摩擦复合型阻尼器力学性能的理论研究

2.1 引言

2.2 SMA-摩擦复合型阻尼器构造及工作原理

2.3 SMA-摩擦复合型阻尼器的力学性能试验

2.4 SMA-摩擦复合型阻尼器的理论模型

2.5 小结

3 SMA-摩擦复合型阻尼器对框架结构的振动控制

3.1 引言

3.2 SMA-摩擦复合型阻尼器对对称框架结构的振动控制分析

3.3 SMA-摩擦复合型阻尼器对偏心框架结构的振动控制分析

3.4 小结

第四章 SMA-摩擦复合阻尼器减震体系的优化设计

4.1 引言

4.2 对称SMA-摩擦复合阻尼器减震框架的优化设计

4.3 偏心SMA-摩擦复合阻尼器减震框架的优化设计

4.4 小结

第五章 结论

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢