结构振动控制中金属型阻尼器的进展
- 格式:pdf
- 大小:276.43 KB
- 文档页数:2
新型材料―形状记忆合金阻尼器(SMA)的减振技术和工程应用摘要形状记忆合金(SMA)是一种在结构振动控制领域具有广阔应用前景的智能材料。
本文介绍了形状记忆合金最显著的两个特性:形状记忆效应和超弹性,并详细总结了形状记忆合金在结构振动控制中的应用。
关键词:形状记忆合金;减振;应用abstract形状记忆合金是一种智能材料,在结构振动控制领域有着广阔的应用前景。
本文介绍了形状记忆合金的两个重要特性:形状记忆效应和超弹性,总结了其最新的应用说明。
关键词:形状记忆合金;阻尼;应用1前言形状记忆合金是一种新型功能材料,具有许多特殊的力学性能。
与其他金属耗能器相比,采用形状记忆合金超弹性效应(SE)设计的被动耗能器具有耐久性好、耐腐蚀性好、使用寿命长、变形量大、变形恢复快等一系列优点,因此在结构振动控制领域具有良好的应用前景[1-4]。
形状记忆合金被设计成耗能器用于土木工程结构的振动控制是从上世纪90年代初开始的,并且到目前为止,大多数研究主要针对形状记忆合金的超弹性性能展开。
例如,graesser[5]等人提出的用于桥梁结构的2形状记忆合金的发展历史形状记忆合金的形状记忆效应早在1932年就被美国学者olander在aucd合金中发现了,在1948年苏联学者库尔久莫夫等曾预测到有一部分具有马氏体相变的合金会出现热弹性马氏体相变,在1951年张禄经和t.a.read报道了原子比为1:1的csci型aucd合金在热循环中会反复出现可逆相变,但是都未引起人们足够的注意。
形状记忆合金是一种新型功能材料,1963年成为一个独立的学科分支。
当时,美国海军武器实验室W.J.Buehler博士领导的研究团队发现,由于温度不同,镍钛合金的工作性能有显著差异,这表明合金的声学阻尼性能与温度有关,通过进一步研究,研究发现,原子比接近等的Ni-Ti合金具有良好的形状记忆效应,并报道了X射线衍射的研究结果。
后来,镍钛合金作为商品进入市场,原子比几乎相等的镍钛合金商品被命名为镍钛诺。
现代桥梁建设中的抗震技术桥梁作为交通基础设施的重要组成部分,在保障人员和物资的流通方面发挥着关键作用。
然而,地震作为一种不可预测且破坏力巨大的自然灾害,对桥梁的安全构成了严重威胁。
因此,在现代桥梁建设中,抗震技术的应用至关重要。
地震对桥梁的破坏形式多种多样。
常见的有桥梁结构的坍塌、墩柱的断裂、支座的损坏以及桥梁上部结构的移位等。
这些破坏不仅会导致交通中断,还可能引发次生灾害,给救援和恢复工作带来极大的困难。
为了减少地震对桥梁的破坏,提高桥梁的抗震性能,工程师们在设计和建设过程中采用了一系列先进的抗震技术。
基础隔震技术是现代桥梁抗震中常用的一种方法。
其原理是在桥梁的基础和上部结构之间设置隔震装置,如橡胶支座、滑动支座等。
这些隔震装置能够有效地延长结构的自振周期,减少地震能量向上部结构的传递,从而降低结构的地震响应。
例如,在地震发生时,橡胶支座可以通过变形吸收一部分能量,使桥梁上部结构的振动幅度减小,保障桥梁的整体稳定性。
延性设计也是桥梁抗震的重要策略之一。
通过合理设计桥梁的构件,使其在地震作用下能够发生塑性变形,从而耗散地震能量。
墩柱作为桥梁的主要承重构件,通常会采用增加配筋、设置约束箍筋等方式来提高其延性。
这样,在地震来临时,墩柱能够在一定程度上发生弯曲变形而不致立即断裂,为人员疏散和应急救援争取时间。
另外,桥梁的减隔震装置也在不断创新和发展。
除了传统的隔震支座,液体粘滞阻尼器、金属阻尼器等新型阻尼装置也逐渐得到应用。
液体粘滞阻尼器通过液体的粘性阻力来消耗地震能量,金属阻尼器则利用金属材料的塑性变形来实现耗能减震。
这些阻尼装置能够有效地控制桥梁结构的位移和加速度,进一步提高桥梁的抗震性能。
在桥梁的抗震分析中,数值模拟技术发挥着重要作用。
工程师们利用有限元软件,建立桥梁的三维模型,输入地震波等参数,模拟地震作用下桥梁的受力和变形情况。
通过对模拟结果的分析,可以优化桥梁的设计方案,确保桥梁在地震中的安全性。
阻尼性能及阻尼机理前言机械构件受到外界激励后将产生振动和噪声;宽频带随机激振引起结构的多共振峰响应,可以使电子器件失效,仪器仪表失灵,严重时甚至造成灾难性后果。
目前,武器装备和飞行器的发展趋向高速化和大功率化,因而振动和噪声带来的问题尤为突出[1]。
振动也会影响机床的加工精度和表面粗糙度,加速结构的疲劳损坏和失效,缩短机器寿命;另外振动还可以造成桥梁共振断裂,产生噪声,造成环境污染[2]。
由此可见,减振降噪在工程结构、机械、建筑、汽车,特别是在航空航天和其他军事领域具有及其重要的意义。
阻尼技术是阻尼减振降噪技术的简称。
通常把系统耗损振动能或声能的能力称为阻尼,阻尼越大,输入系统的能量则能在较短时间内耗损完毕。
因而系统从受激振动到重新静止所经历的时间过程就越短,所以阻尼能力还可理解为系统受激后迅速恢复到受激前状态的一种能力。
由于阻尼表现为能量的内耗吸收,因此阻尼材料与技术是控制结构共振和噪声的最有效的方法[1]。
研究阻尼的基本方法有三大类[1~3]:(1)系统阻尼。
就是在系统中设置专用阻尼减振器,如减振弹簧,冲击阻尼器,磁电涡流装置,可控晶体阻尼等。
(2)结构阻尼。
在系统的某一振动结构上附加材料或形成附加结构,增大系统自身的阻尼能力,这类方法包括接合面、库伦摩擦阻尼、泵动阻尼和复合结构阻尼。
(3)材料阻尼。
是依靠材料本身所具有的高阻尼特性达到减振降噪的目的。
它包括粘弹性材料阻尼、阻尼合金和复合材料阻尼。
本文主要论述阻尼材料的表征方法,阻尼分类,阻尼测试方法,各种阻尼机理,高阻尼合金及其复合材料,高阻尼金属材料最新研究进展,高阻尼金属材料发展中存在的问题及发展方向,高阻尼金属的应用等内容。
第一章内耗(阻尼)机理1.1、内耗(阻尼)的定义振动着的物体,即使与外界完全隔绝,其机械振动也会逐渐衰减下来。
这种使机械能量耗散变为热能的现象,叫做内耗,即固体在振动当中由于内部的原因而引起的能量消耗。
在英文文献中通用“internal friction”表示内耗。
阻尼器是一种减缓机械振动和消耗动能的装置,主要是利用阻尼的特性进行的。
在生活的各个方面都会利用各种各样的阻尼器(或减震器)来减振消能。
它的分类也有很多,包括金属阻尼器、调频质量阻尼器(TMD)等,根据具体分类,接下来给大家简单介绍一下它的工作原理。
该系统是结构被动减震控制体系的一种,它由主结构和附加在主结构上的子结构组成。
其中子结构包括固体质量(重量)、弹簀减震器和阻尼器等。
它的控振原理如下:TMD通过改变质量或刚度调整子结构的自振频率,使其接近主结构的基本频率或激励频率,当主结构受激励而振动时,子结构就会产生一个与结构振动方向相反的惯性力作用在结构上,使主结构的振动反应衰减并受到控制。
子结构在减振控制过程中相当于一个阻尼器,所以大家把子结构称作“调频质量阻尼器”。
其特点和优势有:◆设有双向定位装置,可以有效防止受到侧向力时出现的左右摇摆和失控倾覆等现象。
根据现场动力特性实例结果来适当改变其调谐频率,消除由于计算或施工等方面的原因所造成的工程实际频率与计算频率不一致的影响,提高系统的实际控制结果。
◆调频质量阻尼器中的粘滞流体阻尼器被设计成可控制型,以消除阻尼器内摩擦力造成系统震动灵敏度较差而出现滞后现象。
◆整套系统结构紧凑合理,占用体积比较小,可控制高度,提高空间利用率。
上述内容仅供参考,了解更多这方面的信息,可咨询:南京大德减震科技有限公司进行详细的了解,该公司专业从事减隔震产品研发及制造,以市场为导向,提供专业的工程减隔震技术咨询、各类减隔震产品的生产、试验、销售、安装、售后服务等一体化服务,拥有专利二十余项,拥有丰富的减震产品研发制造经验,参与过奥林匹克工程多项国家重点工程的方案设计、产品制造、安装、售后等工作。
金属剪切型抗震阻尼器安装施工工法金属剪切型抗震阻尼器安装施工工法一、前言随着城市建设和高层建筑的日益增多,地震防护问题变得尤为重要。
金属剪切型抗震阻尼器作为一种有效的抗震措施,在工程实践中得到了广泛的应用。
本文将介绍金属剪切型抗震阻尼器的安装施工工法,包括工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。
二、工法特点金属剪切型抗震阻尼器是一种通过剪切变形来吸收地震力量的装置。
相比其他类型的抗震装置,金属剪切型抗震阻尼器具有以下特点:1. 高效减震:金属剪切型抗震阻尼器具备较低的初始刚度,能够吸收大量的地震能量,有效降低建筑物受力程度,提升抗震性能。
2. 稳定可靠:金属材料具有良好的力学性能和韧性,能够抵抗持续往复、多次叠加的地震作用,保证装置的可靠性和长期稳定性。
3. 设计灵活:金属剪切型抗震阻尼器的设计参数可以根据具体工程的需求进行调整,能够满足不同建筑结构的抗震要求。
4. 维护便捷:金属剪切型抗震阻尼器具有较长的使用寿命,维护保养较为方便,对建筑物运行和管理不会产生过大影响。
三、适应范围金属剪切型抗震阻尼器适用于各种建筑类型,包括高层建筑、大跨度公共建筑、桥梁、石油化工设备等。
不同的建筑结构和工程要求会对金属剪切型抗震阻尼器的设计和安装提出不同的要求,需要根据实际情况进行合理选择和应用。
四、工艺原理金属剪切型抗震阻尼器的工艺原理是利用金属材料的剪切变形来吸收地震力量。
当地震作用施加在建筑结构上时,金属剪切型抗震阻尼器通过剪切变形吸收地震能量,从而减小结构的振动幅值,提高建筑物的抗震能力。
在施工过程中,需要将金属剪切型抗震阻尼器安装在建筑结构的适当位置,确保其可以起到有效的减震作用。
五、施工工艺1. 施工前准备:包括施工图纸准备、工程量清单编制、机具设备准备等。
2. 基础处理:根据实际情况进行地基处理,确保基础的稳定性和承载能力。
3. 结构预制:根据设计图纸进行金属剪切型抗震阻尼器的预制,包括材料准备、加工制造等。
耗能方案性能来抵御地震作用的,即由结构本身储存和消耗地震能量,以满足结构抗震设防标准,小震不坏,可能无法满足安全性的要求;另一方面,在满足设计要求的情况下,结构构件的尺寸可能需做得很大木工程领域新兴一种新型的抗震方式——结构振动控制,即对结构施加控制机构,由控制机构和结构半主动控制和混合控制。
是由控制装置随结构一起振动变形而被动产生的。
被动控制可分为基础隔震技术、耗能减震技术和吸是由控制装置按某种控制规律,利用外加能源主动施加的。
主动控制系统由传感器、运算器和施力作术。
主动控制有主动拉索系统(ATS)、主动支撑系统(ABS)、主动可变刚度系统(AVSS)、主动质期开始研究主动控制。
目前,主动控制在土木工程中的应用已达30多项,如日本的Takenaka实验控制力虽也由控制装置自身的运动而被动的产生,但在控制过程中控制装置可以利用外加能源主动调置、半主动TMD、半主动力触动器、半主动变刚度装置和半主动变阻尼装置等。
主动控制,或者是同时应用不止一种的被动控制装置,从而充分发挥每一种控制形式和每一种控制装:同时采用AMD和TMD的混合控制系统、主动控制和基础隔震相结合的混合控制系统以及主动控制和京的清水公司技术研究所。
,但由于建筑结构体形巨大导致所需的外加能源较大,加之控制装置的控制的算法比较复杂,而且存好,容易实现,目前发展最快,应用最广,尤其是其中的基础隔震技术已相当成熟,并得到了一定程主动控制低廉,而且不需要较大的动力源,因此其具有广阔的应用和发展前景;混合控制综合了某几和耗能减震技术。
置控制机构来隔离地震能量向上部结构传输,使结构振动减轻,防止地震破坏。
目前研究开发的基础和混合隔震等。
近年来,越来越多的国家开展了基础隔震技术的研究,因此,隔震技术也得到了飞速:日本94栋,美国21栋,中国46栋,意大利19栋,新西兰16栋,已采用了基础隔震技术。
最近有使结构的振动能量分散,即结构的振动能量在原结构和子结构之间重新分配,从而达到减小主结构振尼器(TLD);(3)质量泵;(4)液压—质量控制系统(HMS);(5)空气阻尼器。
金属材料的阻尼性能与阻尼材料应用随着工业技术的不断发展,金属材料在各个领域中的应用越来越广泛。
然而,金属材料在某些特殊环境下会出现振动和共振现象,这对设备的运行和结构的稳定性会造成一定的影响。
为了解决这一问题,人们开始研究金属材料的阻尼性能以及阻尼材料在金属结构中的应用。
一、金属材料的阻尼性能1. 阻尼的定义和作用阻尼是指材料对振动或波动所产生的能量吸收和耗散能力。
在金属材料中,阻尼可用来消除振动和共振现象,提高结构的稳定性。
2. 金属材料的内耗机制金属材料的阻尼主要通过材料内部晶界的滑移、位错的运动、材料的相变等机制来实现。
这些机制可以将机械能转化为热能,从而实现对振动能量的耗散。
3. 影响金属材料阻尼性能的因素金属材料的阻尼性能受到多种因素的影响,包括材料的组织结构、纯度、织构、气孔和缺陷等。
合理设计和处理这些因素,可以显著提高金属材料的阻尼性能。
二、阻尼材料在金属结构中的应用1. 阻尼材料的分类和特点阻尼材料可分为粘滞阻尼材料和粘弹性阻尼材料两类。
粘滞阻尼材料表现为黏性和流动性,而粘弹性阻尼材料则同时具有弹性和黏性特性。
2. 阻尼材料在减振系统中的应用阻尼材料广泛应用于减振系统中,例如在建筑物结构中的使用,可以减少地震或风振对建筑物的影响。
阻尼材料还常见于航空航天领域和机械制造业,用于减少噪音和振动。
3. 阻尼材料在振动控制中的应用阻尼材料也广泛应用于振动控制系统中。
通过在结构中引入阻尼材料,可以有效减少结构的共振现象,提高结构的可靠性和稳定性。
4. 阻尼材料在汽车工业中的应用在汽车领域,阻尼材料常用于降低车辆的振动和噪音。
例如,在底盘系统和车身结构中加入阻尼材料,可以显著提升车辆的乘坐舒适性。
结论:金属材料的阻尼性能和阻尼材料的应用对于提高结构的稳定性和振动控制至关重要。
通过深入研究金属材料的阻尼性能及阻尼材料的应用,可以为各个行业提供更加安全、可靠和高效的解决方案。
(字数:601字)。
2024年阻尼器市场发展现状引言阻尼器作为一种重要的机械装置,广泛应用于各个领域,如建筑工程、航空航天、汽车制造等。
阻尼器的主要作用是通过消耗能量减少结构振动或运动的过程中产生的冲击和震动。
本文将对阻尼器市场的发展现状进行分析,讨论阻尼器应用领域、市场规模以及发展趋势。
阻尼器的应用领域阻尼器广泛应用于不同领域,下面将介绍几个主要的应用领域。
建筑工程在建筑工程中,阻尼器常用于高层建筑和桥梁等结构的抗震设计。
由于地震和风力等因素可能引起结构的振动,阻尼器可以通过吸收和消散振动能量,减少结构的动态反应,提高结构的抗震性能。
航空航天在航空航天领域,阻尼器被广泛用于飞机和航天器的减震和振动控制。
通过安装阻尼器,可以减少飞机在飞行过程中的颠簸和摇晃感,提高飞行的舒适性。
汽车制造在汽车制造业中,阻尼器是车辆悬挂系统的重要组成部分。
它可以减少车辆在运动过程中的振动和颠簸,提供平稳的乘坐体验。
阻尼器的性能也对车辆的行驶稳定性和安全性有着重要影响。
阻尼器市场规模阻尼器市场的规模不断扩大,下面将对其进行分析。
根据市场研究报告,2019年全球阻尼器市场规模约为100亿美元。
亚太地区是阻尼器市场的主要消费地区,其市场份额约占全球的40%。
随着亚太地区国家经济的快速发展以及基础设施建设的加快,阻尼器的需求持续增加。
此外,北美地区和欧洲地区也是阻尼器市场的重要市场。
这些地区的高层建筑、桥梁以及汽车制造业的发展,使得阻尼器的需求保持稳定增长。
阻尼器市场发展趋势阻尼器市场具有以下发展趋势。
技术创新随着科技的不断进步,阻尼器的设计和制造技术也在不断创新。
新材料的应用、先进的计算模型以及精密的制造工艺,使得阻尼器的性能得到大幅提升。
技术创新将推动阻尼器市场的持续发展。
全球市场合作全球市场合作是阻尼器行业的趋势之一。
跨国公司通过合作和并购来扩大市场份额,提高竞争力。
同时,合作也使得公司能够提供更广泛的产品和服务,满足不同地区客户的需求。
新型阻尼器的设计和性能分析随着科技的不断发展,新型阻尼器的设计和性能分析也取得了显著的进步。
阻尼器是机械工程中常见的一种元件,用于减缓和消除物体的振动和噪声。
在大型机械设备中广泛应用,如高速列车、桥梁、建筑物等,在工业和民用领域中发挥着重要的作用。
一、新型阻尼器的分类目前常见的阻尼器包括油压阻尼器、气静压阻尼器、摩擦阻尼器等。
除此之外,还有一些新型阻尼器逐渐得到人们的认可和应用,如磁流体阻尼器、流体压电阻尼器、智能材料阻尼器等。
磁流体阻尼器是一种利用磁流体的磁性来控制机械振动和噪音的阻尼器。
磁流体阻尼器具有体积小、结构简单、响应速度快等优点,被广泛应用于高速列车、铁路桥梁等领域。
流体压电阻尼器是一种利用流体压电材料来产生阻尼力的新型阻尼器。
该阻尼器不仅将流体压电材料的压电效应和液体阻尼的作用有机结合起来,而且具有快速响应、稳定性高等优点。
智能材料阻尼器是一种利用智能材料的特性来实现振动和噪音控制的新型阻尼器。
智能材料阻尼器的阻尼特性可以通过控制电场来实现,其响应速度快、稳定性好,同时具有可重复使用、易于控制等优点。
二、新型阻尼器的设计原理新型阻尼器的设计原理相较于传统阻尼器有所不同。
新型阻尼器一般采用新材料、新结构和新技术,以实现更高的阻尼效果和更好的控制性能。
其中,阻尼器的材料是关键因素。
以智能材料阻尼器为例,其核心是智能材料。
智能材料具有特殊的物理和化学性质,如压电效应、磁致伸缩效应、磁致阻抗效应等,可以获得很高的灵敏度和响应速度。
使用这些材料设计的阻尼器可以通过调整电场、磁场等外界条件来控制材料的特性,从而实现对机械振动和噪音的控制。
除材料外,结构设计也是影响阻尼器性能的重要因素。
在设计新型阻尼器时,需要充分考虑结构的合理性,如固有频率、阻尼比、放置位置等。
结构设计的不合理会导致性能下降,必须进行相应的优化和改进。
三、新型阻尼器的性能分析新型阻尼器的性能分析是设计过程中必不可少的环节。
要对阻尼器进行性能评估,需要进行模拟和实验,从而获得其振动和噪音控制效果。
建筑墙式金属阻尼器减震技术规程一、引言建筑结构的地震安全性一直是研究的重点和难点之一。
近年来,建筑墙式金属阻尼器作为一种新型的地震减震装置,被广泛运用于各类建筑结构中,具有良好的减震效果和可靠性。
本文旨在介绍建筑墙式金属阻尼器减震技术规程。
二、技术要求1. 设计原则建筑墙式金属阻尼器作为建筑结构的减震装置,其设计应符合以下原则:(1)保证结构的整体稳定性和安全性;(2)控制结构的变形和位移,减小地震对结构的破坏;(3)提高结构的耐震能力和抗震性能。
2. 技术参数建筑墙式金属阻尼器的技术参数应满足以下要求:(1)阻尼器的刚度和阻尼比应根据结构的设计要求进行合理选择;(2)阻尼器的最大位移和最大受力应满足结构的安全性要求;(3)阻尼器的材料应具有良好的耐久性和抗腐蚀性。
3. 安装要求建筑墙式金属阻尼器的安装应满足以下要求:(1)安装位置应在建筑结构的弱层或易发生破坏的部位;(2)阻尼器与结构之间的连接应牢固可靠,且不影响结构的正常使用;(3)阻尼器的安装应符合相关的规范和标准。
4. 检测和维护建筑墙式金属阻尼器的检测和维护应满足以下要求:(1)定期对阻尼器的性能和状态进行检测和评估;(2)发现阻尼器存在异常或损坏时,及时修复或更换;(3)阻尼器的维护应按照相关的规范和标准进行操作。
三、施工要求1. 材料选择建筑墙式金属阻尼器的材料应符合以下要求:(1)金属材料应具有良好的强度和韧性;(2)涂层材料应具有良好的防腐性和耐候性。
2. 施工工艺建筑墙式金属阻尼器的施工应符合以下要求:(1)按照设计要求和施工方案进行施工;(2)严格控制施工质量,确保阻尼器与结构的连接牢固;(3)施工过程中应注意安全,避免发生意外事故。
3. 工程验收建筑墙式金属阻尼器的工程验收应满足以下要求:(1)验收前应对阻尼器进行全面检测和测试;(2)验收结果应符合相关的规范和标准。
四、应用案例建筑墙式金属阻尼器减震技术已在许多工程项目中得到应用,并取得了良好的效果。
2024年阻尼器市场分析现状引言阻尼器是一种常见的机械装置,用于减轻震动或减缓运动速度。
在各个行业中广泛应用,包括汽车、建筑、航天等。
本文将对阻尼器市场的现状进行分析。
市场概述阻尼器市场规模逐年扩大,并呈现出稳定增长的趋势。
这主要归因于全球工程装备和建筑行业的持续发展。
阻尼器在这些行业中发挥重要作用,能够提高设备的安全性和可靠性。
市场驱动因素1. 工程装备需求增加随着全球工程装备需求的增长,阻尼器的需求也相应增加。
工程装备市场是阻尼器市场的主要驱动因素之一,包括建筑机械、挖掘机、起重机等。
这些设备需要阻尼器来减轻震动,并提高操作员和设备的安全性。
2. 建筑行业快速发展建筑行业是阻尼器市场的另一个重要驱动因素。
近年来,随着城市化进程的加速和基础设施建设的推进,建筑行业迅猛发展。
阻尼器在高层建筑和桥梁等大型工程中广泛使用,以减少结构产生的震动,提高建筑物的稳定性和安全性。
市场挑战尽管阻尼器市场增长迅速,但仍面临一些挑战。
### 1. 技术创新阻尼器市场需要不断进行技术创新,以提高产品性能和降低生产成本。
新材料和设计的引入可以改善阻尼器的效果,并使其更加适应不同应用领域的需求。
2. 市场竞争加剧随着市场规模的扩大,竞争也变得更加激烈。
各个阻尼器制造商竞相推出新产品,并通过价格战争来争夺市场份额。
这给市场中的企业带来了压力,需要制定有效的市场营销策略来保持竞争优势。
市场前景阻尼器市场在未来几年内有望保持稳定增长。
以下是一些市场前景: ### 1. 新兴市场潜力巨大新兴市场如中国、印度等工程装备需求旺盛,将为阻尼器市场带来更多的机会。
这些市场的建筑和基础设施建设仍处于快速发展阶段,阻尼器的需求将继续增长。
2. 技术升级推动市场随着科技的不断进步,阻尼器市场将受益于技术的升级。
新材料和智能化设计的应用将提高阻尼器的性能和功能,满足不同行业对阻尼器的需求。
结论阻尼器市场在全球范围内都呈现出良好的发展势头。
随着全球工程装备需求的增加和建筑行业的迅速发展,阻尼器的需求将继续增长。
结构振动控制技术的研究进展在现代工程领域,结构振动控制技术的发展具有至关重要的意义。
无论是高层建筑在风荷载作用下的晃动,还是桥梁在车辆通行时的振动,又或是机械设备运行时产生的振动影响,都对结构的安全性、稳定性和舒适性提出了挑战。
因此,结构振动控制技术应运而生,并在不断的研究和实践中取得了显著的进展。
结构振动控制技术的分类可以大致分为被动控制、主动控制和半主动控制三类。
被动控制技术是结构振动控制中应用较早且较为成熟的一类方法。
常见的被动控制装置包括调谐质量阻尼器(TMD)、调谐液体阻尼器(TLD)和基础隔震装置等。
调谐质量阻尼器通过调整其质量和频率,使其与结构的振动频率相匹配,从而吸收振动能量,减小结构的振动响应。
调谐液体阻尼器则是利用液体的晃动来消耗能量。
基础隔震装置则是通过在基础和上部结构之间设置柔性隔震层,如橡胶支座等,来隔离地震能量的传递。
被动控制技术的优点是构造简单、成本低、可靠性高,但其控制效果相对有限,且对频率的适应性较窄。
主动控制技术则是一种更为先进和高效的控制方法。
它通过传感器实时监测结构的振动状态,然后由控制器计算出所需的控制力,并通过作动器施加到结构上,以达到减小振动的目的。
主动控制技术的控制效果显著,但由于需要外部能源供应和复杂的控制系统,其成本较高,且可靠性相对较低。
常见的主动控制作动器有液压作动器和电动作动器等。
主动控制技术在一些对振动控制要求极高的场合,如航空航天领域和高精度仪器设备中,得到了广泛的应用。
半主动控制技术结合了被动控制和主动控制的优点。
它通过改变控制装置的参数,来实现对结构振动的控制。
与主动控制相比,半主动控制所需的外部能源较少,系统的复杂性和成本也相对较低,同时又能取得较好的控制效果。
例如,磁流变阻尼器和电流变阻尼器就是常见的半主动控制装置,它们的阻尼特性可以通过外部电场或磁场的变化来实时调整。
近年来,随着科技的不断进步,结构振动控制技术在以下几个方面取得了新的突破。
关于不同阻尼器在钢框架减震工程中的对比分析研究发布时间:2022-04-26T07:33:09.737Z 来源:《工程管理前沿》2022年1月1期作者:张宁[导读] 阻尼器在当前的工程应用中较多,特别是目前我国的高程建筑物数量不断与日俱增,张宁新疆有色冶金设计研究院有限公司,新疆乌鲁木齐830000摘要:阻尼器在当前的工程应用中较多,特别是目前我国的高程建筑物数量不断与日俱增,并且大多数建筑物的建筑主体为钢结构框架为主。
针对目前诸多的钢架构高程建筑物,提高建筑物的稳定性,减少其由于外界因素导致的震动就显得尤为重要。
在具体应用的过程中,将阻尼器应用在钢框架结构中实现减震处理,成为当前建筑工程中的主要应用趋势。
钢框架结构中通过应用阻尼器,能够有效起到减震效果,并且作用十分明显。
在一定程度上,阻尼器的应用是钢框架结构的建筑物抗震性能得到了有效提升,成为当前钢框架工程中的主要应用与发展趋势。
因此,本文主要针对不同阻尼器在钢框架减震工程中的具体应用效果展开分析与研究,旨在提高钢框架结构建筑物的稳定性,进而促进我国建筑事业的发展与进步。
关键词:钢框架结构;阻尼器;抗震性能我国属于地震发生较为频繁的国家,在该地质背景下,如何提高建筑物的抗震能力就成为了当前建筑施工中主要思考的问题之一。
特别是高层建筑物,其受到地质震动影响较大,加强对高层建筑物的抗震能力建造成为提高高层建筑物安全使用的基本前提。
并且,当前建筑物的框架结构主要以钢框架结构为主,由于钢结构的特性,其在受到震动波影响的时候会快速传递,如果不对钢框架结构的建筑物进行减震处理,则很容易给建筑物的使用者带来诸多不便与安全隐患。
在此基础上,阻尼器的应用使相关问题得到了有效解决,其能够提高钢框架结构的抗震性能,对于提高我国建筑物质量有着重要的作用。
为了探究不同阻尼器在钢框架结构建筑物中的具体应用效果,本文主要需要通过建模分析的方式对两种不同的阻尼器进行对比研究,确保在多种因素影响下分析出不同阻尼器的优势与劣势,进而促进我国建筑事业的进步与发展。
地震工程学的最新进展地震,这一自然界的巨大力量,始终威胁着人类的生命和财产安全。
为了更好地应对地震带来的挑战,地震工程学应运而生,并在不断的研究和实践中取得了显著的进展。
在过去,地震工程学主要侧重于建筑物的抗震设计,通过增加结构的强度和刚度来抵抗地震作用。
然而,随着研究的深入和技术的发展,如今的地震工程学已经涵盖了更广泛的领域和更先进的理念。
材料科学的进步为地震工程学带来了新的突破。
新型的抗震材料不断涌现,如高性能混凝土、纤维增强复合材料等。
这些材料具有更高的强度、更好的韧性和耐久性,能够显著提高建筑物在地震中的抗倒塌能力。
例如,纤维增强复合材料可以用于加固老旧建筑的结构构件,增强其抗震性能,延长建筑物的使用寿命。
计算机模拟技术的发展使得我们能够更准确地预测地震对建筑物和基础设施的影响。
通过建立复杂的数学模型,结合地质条件、地震波特征和建筑物结构等因素,工程师们可以在计算机上模拟地震发生时的情况,评估不同设计方案的抗震效果。
这不仅大大减少了试验成本和时间,还为优化设计提供了有力的支持。
监测技术的革新也为地震工程学注入了新的活力。
传感器网络的广泛应用使得我们能够实时监测建筑物和桥梁在地震中的响应。
这些传感器可以收集结构的振动、变形和应力等数据,通过无线传输技术将信息发送到控制中心,为及时评估结构的安全性和采取相应的应急措施提供依据。
此外,基于卫星遥感技术的监测系统能够对大范围的区域进行监测,快速获取地震后的灾情信息,为救援和重建工作提供重要的决策支持。
在抗震设计理念方面,性能化设计逐渐成为主流。
传统的抗震设计往往基于单一的设防烈度,而性能化设计则根据建筑物的重要性、使用功能和业主的需求,设定不同的抗震性能目标。
例如,医院、学校等重要公共建筑可能需要在大地震后仍能保持正常使用功能,而普通住宅则可以允许一定程度的损坏但不倒塌。
这种个性化的设计理念能够更好地平衡安全性和经济性。
隔震和减震技术的应用也越来越广泛。
TMD振动控制结构的发展及应用防灾减灾工程:吴维舟近年来,结构控制的理论与实践应用得到了飞速发展,调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)作为被动控制技术之一,在生产实践中不断地得到应用。
调谐质量阻尼器是最常用的一种被动控制系统,它是在结构物顶部或上部某位置上加上惯性质量,并配以弹簧和阻尼器与主体结构相连。
TMD作为一种被动控制方式,因其构造简单,易于安装,维护方便,经济实用,并且不需外力作用,有着其他方式无法比拟的优点,因此在高层建筑风振控制、桥梁及海洋平台振动控制等领域得到重视。
1TMD吸振原理为了说明TMD的减振原理,将TMD子系统和被控制的主结构系统模型简化为二自由度的质量、弹簧、阻尼系统,如图1所示。
并且将激振力简化为频率为ω正弦力。
根据文献,当F2=0时,通过适当的选取参数m2、c2和k2,可以达到有效降低质量1振幅的目的。
也就是利用共振原理,对主体结构某些振型(通常是第一振型)的动力响应加以控制。
主要是通过调整TMD系统与主体结构的质量比、频率比和TMD系统的阻尼比等参数,使系统能吸收更多的振动能量,从而大大减轻主体结构的振动响应。
这就是TMD吸振原理.2 TMD的发展2.1TMD的早期应用其典型应用可追溯到1902年安装于德国邮船上的Frahm防摇水箱。
传统的结构设计依靠结构强度和耗能能力来抵抗重型机器荷载、暴风、强地震等动力作用。
1909年Frahm首次提出用调谐质量阻尼器(TMD),即动力吸振器,作为控制和减小动力系统振动的一种方法。
此后,各国的研究工作者在被动TMD控制的理论和应用方面做了大量的工作。
美国最早开始进行制振理论的研究并将TMD装置应用到了高层建筑,如纽约的Citicorp Center,波士顿的对John Hancock Building,获得了令人满意的效果。
2.2TMD的演化TMD的演化可以分为3个阶段。
第1个阶段主要对单个TMD系统的研究,多集中于对结构控制效果和最优控制参数的理论研究。
文章编号:1009-6825(2012)35-0043-02结构振动控制中金属型阻尼器的研究进展收稿日期:2012-09-22作者简介:王旭东(1978-),男,工程师王旭东(无锡市民用建筑设计院有限公司,江苏无锡214072)摘要:对结构振动控制中的金属型阻尼器进行了总结,包括软钢阻尼器、铅阻尼器及形状记忆合金阻尼器,介绍了该研究方向最新的研究进展,并对工程结构振动控制中金属型阻尼器的发展前景提出了自己的见解。
关键词:振动控制,金属型,阻尼器中图分类号:TU311.3文献标识码:A0引言在航天、航空、军工、枪炮、汽车等行业中,早已应用各种各样的阻尼器(或减震器)来减振消能。
从20世纪70年代后,人们开始逐步地把这些技术转用到建筑、桥梁、铁路等结构工程中。
随着经济水平和建筑技术的提高,对结构的安全性、舒适性和耐久性也提出了更高的要求,从而使结构振动控制成为近年来的研究热点。
结构振动控制大体上来说可分为主动控制、被动控制、半主动控制、混合控制和智能控制。
阻尼器作为耗散振动能量的最有效手段,可单独使用在结构中,也可与其他控制方法结合使用,减震效果较好,适用范围较广。
金属阻尼器作为阻尼器的一种,其原理是在建筑结构发生塑性变形前首先发生屈服,以耗散大部分地面运动传递给建筑结构的能量。
早在1972年,Kelly 等[1]就提出利用金属良好的滞回特性,吸收大量能量以减小结构的地震反应。
目前常用的金属阻尼器有:软钢阻尼器、铅阻尼器和形状记忆合金阻尼器。
1软钢阻尼器软钢阻尼器具有稳定的滞回特性、良好的低周疲劳特性、不受环境温度的影响等优点,因此阻尼轮引起了国内外学者的广泛关注,并已在一些建筑物上开始应用。
此类阻尼器的构造简单,震后更换方便,且减震机理明确,效果显著。
缺点是:可恢复性差,其滞回耗能性能受其形状的影响较为显著,如形状制作不合适,会引起滞回环的畸变。
图1是一种单圆孔形软钢阻尼器。
图1单圆孔形软钢阻尼器国外已有不少采用软钢阻尼器的建筑,但在我国的应用还很少。
近年来,针对软钢阻尼器的研究主要有:徐艳红等[2]提出的一种抛物线外形的软钢阻尼器,其具有全长截面同时屈服的特点,可充分发挥软钢的材料功效,如图2所示。
李钢等[3,4]提出了初始刚度较大且屈服后具有良好变形耗能能力两个特点的“双功能”软钢阻尼器,并对装有该阻尼器的框架结构进行了模拟地震振动台试验与分析。
高杰等[5]对中国建筑科学研究院的JY-SS 型金属剪切型软钢阻尼器开展了试验。
图2抛物线外形的软钢阻尼器章平平等[6]提出了一种U 形软钢阻尼器,并根据该阻尼器的受力特点,建立了相应的力学分析模型。
王爽等[7]设计了分别开椭圆形孔和菱形孔的两种新型H 型钢耗能器,研究了开孔形状、肢宽与肢高等参数对新型耗能器耗能性能的影响。
2铅阻尼器铅具有高密度、高刚度、低阻尼、较好的柔性和延展性,在变形过程中可以吸收大量能量,并且由于熔点较低,其变形将会同时发生动态恢复及动态再结晶过程,理论上在室温下作塑性循环不会发生累计疲劳现象,因此是一种耗能减震的好材料。
根据铅的变形特性不同可制成不同的阻尼器,如挤压型阻尼器、剪切型阻尼器等,也可作为隔震支座中提供阻尼的部件,如铅芯橡胶隔震支座。
近年来,针对铅阻尼器的研究主要有:闫维明等[9]开发了一种具有变形放大功能的转动式铅剪切阻尼器,并对其影响参数和耗能性能进行了有限元分析和试验研究,如图3所示。
随后,对铅挤压阻尼器进行了数值模拟与试验[10],对影响铅挤压阻尼器滞回性能的各种参数进行了研究。
钢杆-1连轴-2连轴-2连轴-2转动板固定板连轴-1连轴-1铅槽图3转动式铅剪切阻尼器杨明飞,徐赵东等[11,12]研究了铅挤压阻尼器中铅的受力特点,考虑灌铅过程中可能引起阻尼器内部出现的空隙对铅挤压阻尼器滞回曲线的影响,修正了刚塑性模型,并对铅挤压阻尼器在大跨空间网壳结构中的减震效果进行了分析。
周云等[13,14]研制的铅粘弹性阻尼器由铅芯、粘弹性材料等组成,通过铅芯的塑性·34·第38卷第35期2012年12月山西建筑SHANXIARCHITECTUREVol.38No.35Dec.2012变形和粘弹性材料的剪切滞回变形耗能,具有位移相关型阻尼器和速度相关型阻尼器复合特性,如图4所示。
同时,周云等[15]也进行钢粘弹性阻尼器的开发研究。
图4圆形铅橡胶阻尼器3形状记忆合金(SMA )阻尼器形状记忆合金(Shape Memory Alloy ,简称SMA )作为一种智能材料,具有奇特的形状记忆效应、超弹性和高阻尼特性。
利用SMA 的超弹性和阻尼特性制作的被动耗能阻尼器与其他阻尼器相比,具有耐久性和耐腐蚀性能好、使用周期长、变形大且可自复位等优点。
目前针对它的研究,主要集中在利用超弹性SMA 丝,开发不同形状、不同构造的阻尼器。
近年来,针对形状记忆合金阻尼器的研究主要有:李惠等[16]研究了利用NiTi 形状记忆合金丝的超弹性性能进行结构振动控制,并将新型SMA 阻尼器安装在结构模型上进行了地震模拟振动台试验。
李宏男,钱辉等[17,18]设计了新型的SMA 阻尼器,通过试验研究了该阻尼器在循环荷载作用下不同位移幅值、不同加载频率和不同初始位移条件下的力学性能;并研制了一种兼具自复位功能和高耗能的形状记忆合金复合摩擦阻尼器,该阻尼器由超弹性形状记忆合金丝复位装置和摩擦耗能装置组成,通过试验研究了它在循环荷载作用下的力学性能,考察了初始应变、位移幅值、摩擦力和加载频率对其力学性能的影响,如图5所示。
黄襄云等[19]通过试验,研究了温度、加载速率、应变幅值、循环次数、施加预应力等因素对SMA 和一种CT 形SMA 阻尼器的影响。
图5SMA复合摩擦阻尼器4结语金属型阻尼器因其滞回性能好,减震机理明确而得到较为广泛的应用,也成为结构振动控制的重要研究方向。
由于阻尼器的主要材料较为固定,因此阻尼器的形状和构造对其性能的影响最为关键,也是研究的热点所在。
可通过数值模拟的方法对形状进行优选,再辅以少量试验,以提高研究的效率,节省研究成本。
参考文献:[1]Kelly J M ,Skinner R I ,Heine A J.Mechanisms of Energy Ab-sorption in Special Devices for Use in Earthquake Resistant Structures [J ].Bulletin of New Zealand National Society for Earthquake Engineering ,1972,5(3):63-88.[2]徐艳红,李爱群,黄镇.抛物线外形软钢阻尼器试验研究[J ].建筑结构学,2011,32(12):202-209.[3]李钢,李宏男.新型软钢阻尼器的减震性能研究[J ].振动与冲击,2006,25(3):66-72.[4]李钢,李宏男.装有“双功能”软钢阻尼器框架结构振动台试验与分析[J ].振动与冲击,2010,29(8):164-168.[5]高杰,薛彦涛.JY-SS-I 型金属软钢阻尼器试验研究[J ].土木工程与管理学报,2011,28(3):336-338.[6]章平平,左晓宝.U 型软钢阻尼器的设计及力学性能分析[J ].江苏建筑,2012(1):46-49.[7]王爽,张春梅,周云.新型开孔H 型钢阻尼器有限元分析[J ].防灾减灾工程学报,2012,32(3):346-352.[8]章丛俊,李爱群,赵明.软钢阻尼器耗能减震结构的研究与应用综述[J ].工业建筑,2006,36(9):17-21.[9]闫维明,刘猛.新型铅剪切阻尼器的数值模拟试验研究[J ].北京工业大学学报,2008,34(12):1286-1290.[10]闫维明,苏亮.铅挤压阻尼器的数值模拟与试验[J ].北京工业大学学报,2010,36(8):1099-1103.[11]杨明飞,徐赵东.考虑空隙率修正的铅挤压阻尼器刚塑性模型[J ].华中科技大学学报(自然科学版),2012,40(3):85-88.[12]杨明飞,徐赵东.铅挤压阻尼器对网壳结构的减振控制[J ].东南大学学报(自然科学版),2012,42(4):713-718.[13]周云,吴从晓.铅粘弹性阻尼器的开发、研究与应用[J ].工程力学,2009,26(2):80-90.[14]周云,徐昕.扇形铅粘弹性阻尼器的设计及数值仿真分析[J ].土木工程与管理学报,2011,28(2):1-6.[15]吴从晓,周云.钢铅粘弹性阻尼器试验研究[J ].工程力学,2012,29(3):150-155.[16]毛晨曦,李惠,欧进萍.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[J ].建筑结构学报,2005,26(3):38-44.[17]李宏男,钱辉.一种新型SMA 阻尼器的试验和数值模拟研究[J ].振动工程学报,2008,21(2):179-184.[18]钱辉,李宏男.形状记忆合金复合摩擦阻尼器设计及试验研究[J ].建筑结构学报,2011,32(9):58-64.[19]黄襄云,王凤华.SMA 超弹性阻尼特性的试验研究[J ].广州大学学报(自然科学版),2009,8(1):46-52.The research progress of metal damper in structural vibration controlWANG Xu-dong(Wuxi Civil Construction Design Institute Limited Company ,Wuxi 214072,China )Abstract :This paper summarized the metal damper in structural vibration control ,including mild steel damper ,lead damper and shape memory alloy damper ,introduced the latest research progress of this research direction ,and put forward their own views for development of metal damper in engineering structure vibration control.Key words :vibration control ,metal type ,damper·44·第38卷第35期2012年12月山西建筑。