新型SMA阻尼器的设计及耗能减震性能研究

摘要

作为一种新型的合金材料，形状记忆合金（Shape Memory Alloy，SMA）因为其良好的物理性质已被应用于结构振动控制领域的研究，基于此背景，本文利用NiTiSMA丝开发出一种新型耗能减震装置，从材料性能试验、装置的研制、装置的试验研究及理论模型的建立到其减震控制效果的分析，同时进行了理论分析和试验研究。
　　本研究主要内容包括：⑴针对研发阻尼器所需的材料进行了力学试验。对三种直径的NiTi超弹性SMA丝材进行了单向拉伸实验，探究了荷载速度、应变幅值对SMA材料性能的影响。对剪切铅块和压缩弹簧进行了试验，研究了荷载速度对其材料特性的影响。为下一步新型阻尼装置的开发及其理论模型的建立提供重要依据。⑵利用SMA的材料特性以及金属铅的屈服耗能特性，开发出一种新型复合耗能自复位阻尼装置，并介绍该新型SMA阻尼装置的构造和工作机理，制作了阻尼器模型，并进行了试验研究，探究不同荷载速度、不同位移幅值对其力学性能的影响。利用SIMULINK对其理论模型进行了数值模拟，数值模拟与试验结果对比，验证了理论分析的正确性。⑶为了验证新型SMA阻尼装置在减小结构振动响应方面的效果，利用SIMULINK仿真建立分析模型，分别对装有阻尼装置和没装阻尼装置的六层钢框架进行了弹塑性时程分析。同时设置了阻尼器的五种布置形式，探究了阻尼器的布置方式对振动控制效果的影响，结果表明，阻尼器的布置形式不同，控制效果就有很大区别，通过合理的布设，可以起到很好的减震控制效果。

目录

声明

1 绪论

1.1 选题背景及研究的目的和意义

1.2 结构振动控制概述

1.3 形状记忆合金

1.4 形状记忆合金的特性

1.5 SMA在工程领域的研究及应用

1.6 本文主要研究工作

2 新型阻尼器的材料性能试验

2.1 引言

2.2 形状记忆合金丝试验概况

2.3 剪切铅块试验概况

2.4 压缩弹簧试验概况

2.5 本章小结

3 新型SMA阻尼器的设计、试验及数值模拟

3.1 引言

3.2 新型SMA阻尼器的构造设计

3.3 工作原理

3.4 功能特点

3.5 性能试验

3.6 力学模型

3.7 数值模拟

3.8 本章小结

4 新型SMA阻尼器减震控制性能分析

4.1 分析方法

4.2 结构恢复力模型

4.3 运动方程

4.4 数值算例

4.5 本章小结

5 结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢