工程结构形状记忆合金超弹性阻尼减振技术研究

摘要

在土木工程领域,发展结构的现代抗风抗震设计方法,除了需要建立结构反应控制更有效的原理与方法,利用智能材料的独特性能开发和研制适于土木结构耗能减振阻尼器和阻尼结构,也成为研究的一个热点.形状记忆合金的超弹性效应是一种特殊的滞回耗能性能,它与普通材料相比有许多优点:较好的抗腐蚀能力、抗疲劳效应,较大的可恢复应变,在工程应用的温度和频率区间具有稳定的力学性能等等.根据这些特性可研制出性能良好的减振装置.该文一方面着眼于形状记忆合金超弹性阻尼减振产品的研制和开发,力求以其优越的性能部分替代目前在桥梁工程、房屋建筑用中的常规被动阻尼减振装置;另一方面,结合形状记忆合金材料本身的特点,针对土木工程结构的实际,解决形状记忆合金超弹性阻尼减振技术用于工程结构的设计理论和设计方法,推动形状记忆合金材料工程应用的成套技术研究及其产业化发展.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1工程结构消能减振技术的发展与现状

1.1.1摩擦阻尼器

1.1.2金属阻尼器

1.1.3粘弹性阻尼器

1.1.4粘滞流体阻尼器

1.2形状记忆合金的特性及研究现状

1.2.1形状记忆合金的特性

1.2.2形状记忆合金应用和研究现状

1.3工程结构形状记忆合金超弹性阻尼减振技术的研究进展

1.3.1形状记忆合金阻尼器

1.3.2形状记忆合金拉索耗能器

1.3.3形状记忆合金基础隔震装置

1.4形状记忆合金超弹性阻尼减振技术面临的问题

1.5本文的主要研究内容

第二章形状记忆合金超弹性阻尼性能的试验研究

2.1形状记忆合金的超弹性阻尼

2.2国外NiTi形状记忆合金超弹性阻尼的研究进展

2.3国产NiTi形状记忆合金超弹性阻尼性能的试验研究

2.3.1材料基本性能

2.3.2试验样品的选择

2.3.3试验方法

2.3.4试验装置

2.4试验结果及分析

2.4.1循环次数对NiTi形状记忆合金超弹性阻尼的影响

2.4.2加载频率对NiTi形状记忆合金超弹性阻尼的影响

2.4.3温度对NiTi形状记忆合金超弹性阻尼的影响

2.4.4应变幅值对NiTi形状记忆合金超弹性阻尼的影响

2.5本章小结

第三章形状记忆合金一维超弹性本构关系模型

3.1形状记忆合金的本构模型

3.2形状记忆合金常用的本构模型

3.2.1 Tanaka模型

3.2.2 Liang and Rogers模型

3.2.3 Brinson模型

3.2.4 Grasser and Cozzareli模型

3.3 SMA分段线性超弹性一维本构模型

3.3.1基本假定

3.3.2相变应力及相应临界应力的确定

3.3.3相变方程的确定

3.3.4本构关系的建立

3.4试验验证

3.5计算实例

3.6本章小结

第四章新型形状记忆合金拉压型超弹性阻尼器的试验研究

4.1引言

4.2形状记忆合金拉压型超弹性阻尼器的构造

4.3形状记忆合金拉压型超弹性阻尼器的工作原理

4.4试验方法

4.5试验结果及分析

4.6本章小结

第五章形状记忆合金超弹性阻尼器用于斜拉桥模型的振动试验研究

5.1形状记忆合金在桥梁结构振动控制中的应用研究现状

5.1.1 SMA桥梁基础隔震装置

5.1.2 SMA桥梁拉索减振阻尼器

5.2形状记忆合金超弹性阻尼器用于斜拉桥模型的振动试验研究

5.2.1斜拉桥模型的设计

5.2.2试验方法

5.2.3试验结果及分析

5.3斜拉桥模型安装形状记忆合金拉压型超弹性阻尼器的数值模拟

5.4本章小结

第六章形状记忆合金超弹性阻尼减震技术用于工程结构振动控制的设计方法研究

6.1引言

6.2形状记忆合金超弹性拉索耗能器用于工程结构振动控制的设计方法

6.2.1形状记忆合金超弹性拉索耗能器的设计原则

6.2.2形状记忆合金超弹性拉索耗能器与结构的连接

6.2.3形状记忆合金超弹性拉索耗能器用于工程结构振动控制的设计方法

6.2.4算例分析

6.3形状记忆合金拉压型超弹性阻尼器用于工程结构振动控制的设计方法

6.3.1形状记忆合金拉压型超弹性阻尼器的设计原则

6.3.2形状记忆合金拉压型超弹性阻尼器与结构的连接

6.3.3形状记忆合金拉压型超弹性阻尼器用于工程结构振动控制的设计方法

6.3.4采用形状记忆合金拉压型超弹性阻尼器的工程结构设计步骤

6.3.5计算实例

6.4本章小结

第七章总结与展望

7.1主要内容与结论

7.2有待研究的问题与展望

参考文献

作者简介

致谢