一种新型阻尼器的研究

粘滞阻尼器的理论研究及应用进展【摘要】本文分析总结了粘滞阻尼器的工作机理、耗能原理，以及国内粘滞阻尼器的研究与应用现状，包括粘滞阻尼材料，粘滞阻尼器的类型、性能和力学模型，粘滞阻尼减震结构的性能、分析模型和设计方法，粘滞阻尼器在工程中的应用状况等。

粘滞阻尼器作为一种被动控制装置，由于能向结构提供较大的阻尼，而且当结构变形最大时，阻尼器提供的控制力为零，从而使结构受力较为合理，因此在国内外得到了广泛的研究和一定的应用。

【关键词】粘滞阻尼器；耗能原理；应用进展一、粘滞阻尼器的工作原理粘滞阻尼器作为一种无需外部能源输入提供控制力的被动控制装置，将地震或风荷载输入结构的大部分能量加以吸收和耗散，从而保护主体结构的性能安全。

粘滞阻尼器具有：？滞回曲线呈饱满的椭圆形，具有很强的耗能能力，即使在微小变形条件下；不对主体结构附加刚度，有效解决阻尼器初始刚度难以与结构侧向刚度相匹配的问题；？采用/柔性耗能0的理念，可减少剪力墙、梁柱配筋的使用数量和构件的截面尺寸，经济性好；？不仅能用于新建土木工程结构的抗震抗风，而且能广泛应用于已有土木工程的抗震加固或震后修复工程之中；？适用性好，且维护费用低等特点，而受到越来越广泛的重视，研究和应用均取得了较快的发展，已经从作为结构附加保护系统的第二道防线发展成为结构构件的一部分，并将逐渐取代传统的结构抗震构件。

（一）粘滞阻尼器的耗能原理粘滞流体在阻尼器机构中流动，与阻尼器结构发生相互作用，使得流体动能转化为热能是粘滞阻尼器耗能的基本原理。

粘滞流体的动能向热能转化是通过摩擦耗能和孔缩效应耗能两方面进行的。

（二）粘滞摩擦耗能由于流体分子间的相互吸引力，使得流体具有内摩擦力从而产生粘度特性；流体的内摩擦力变化规律遵守牛顿内摩擦定律dzdv = （1-1）上式中：摩擦切应力；dzdv：流体的速度梯度； z ：为层液厚度；：流体的动力粘度，简称流体粘度。

式（1-1）表明流体内部没有相对运动时，摩擦切应力为零，仅当出现速度梯度时才出现摩擦阻力，并且其大小取决于速度梯度。

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。

磁流变阻尼器研究背景目的意义及现状1研究背景 (1)1.1磁流变阻尼器 (1)1.2自供能技术 (2)2研究目的及研究意义 (2)3相关技术国内外研究现状 (3)1研究背景1.1磁流变阻尼器磁流变阻尼器是近十年出现的一种新型的半主动能量吸收器。

这种阻尼器因为其简单的结构，连续、可顺逆调节的阻尼力，以及大的可调范围、很快的响应速度等优良特性受到广泛关注。

目前，磁流变阻尼器已在车辆悬挂系统、斜拉桥拉索振动控制、海洋平台结构的减振及高层建筑的隔振等方面得到了初步的应用，并且展现出了良好的应用前景。

磁流变阻尼器通常的组成部分通常有活塞杆，活塞头，由浮动活塞或隔膜来分离的液压和气动水缸。

在液压缸里，活塞杆连接到活塞头，活塞头上有磁路,例如由同心的线圈组成的管状磁通量回路。

当活塞杆带动整个结构运动时，液体流过活塞头上的一个环形间隙。

在这个过程中，只要在间隙中为活塞头上的线圈提供一个磁场就可以增加环形间隙中磁流变液的屈服应力。

屈服应力的增强改变了间隙中磁流变液的流速剖面并提升压力缩短了活塞头的位移。

这样，磁流变阻尼器能产生可控场依赖型屈服力，另外加上一个速度依赖型粘性阻尼力。

当线圈内的电流增大，节流孔内磁场就会增强，磁流变液流过节流孔的阻力随之增大，使得阻尼器输出的阻尼力增大，反之，电流减小，阻尼力也减小。

因此通过对输入电流的调节，即可控制阻尼器阻尼力的大小。

目前市场上供应的磁流变阻尼器主要为电流调节式，如美国LORD公司的RD-1005型MR阻尼器。

磁流变阻尼器根据工作过程中磁流变液的受力状态和流动特点的不同，主要分为阀式、剪切式、剪切阀式和挤压流动式，其中阀式阻尼器的特点是通过迫使磁流变液通过一对固定极板间隙产生阻尼；剪切式阻尼器在工作过程中，上下极板以一定的相对速度平行运动；剪切阀式磁流变阻尼器内的磁流变液既像阀式磁流变阻尼器内的磁流变液那样受到挤压被迫通过两极板，又像剪切式磁流变阻尼器内的磁流变液那样受到两极板相对运动时产生的剪切作用；挤压流动式的磁流变阻尼器的原理是两极板以一定相对速度作接近或拉开运动，它迫使流体向与极板运动速度垂直的方向流动。

磁流变阻尼器研究背景和国内外研究现状摘要：阻尼器在现今的社会工作、居民生活、航天航空、交通运输、机械制造等方面发挥了广泛的用处，其主要的功用是由阻尼而引发的减振效果。

在阻尼器中，最新的成果是磁流变阻尼器，这种阻尼器是一种新型的半主动控制设置，其最主要的运用在磁流变体的可逆流特性在强磁场下的快速装配。

本文阐述了磁流变阻尼器在国内外的研究背景和研究现状。

关键词：磁流变阻尼器；背景；研究现状1.研究背景磁流变阻尼器是一种可以用于观光车和汽车上的一种减震器。

其目前是国内外应用比较广泛的阻尼器之一，因为相对其余阻尼器而言，其具有结构非常简单、操作与控制及其方便、且具有无可比拟的响应速度等方面的优势受到生产厂商和工业领域的关注；尤其是在新型绿色能源与绿色工业背景下，磁流变阻尼器在功率消耗少、功率输出大、产污产废少等方面的优势，更是成为当前汽车行业、机械制造业以及传统的建筑行业的首选，得到了较快的发展。

磁流变阻尼器是一种现代化的由非传统减振材料（磁流变液等）制造的阻尼装置，其快速发展和应用使得其研究不断受到重视[1]。

磁流变液等新型材料的应用，对半主动控制领域的技术研发和应用起到了重要的作用。

磁流变液相比于其余材料，具有智能化的特点，在磁流变液中，主要的组成为微小的磁性颗粒，这些颗粒不具有导磁性、且分布规则。

通过在对磁性颗粒添加外加剂，能较好的保障磁流液的悬浮稳定性[2]。

在未加入磁场时，牛顿液体的特性是磁流变液的表现，其粘度与剪切率的乘积称为剪切应力；但在加入了磁场时，宾汉液体的特性却是磁流变液的表现，液体的粘滞力（粘度与剪切率的乘积称为粘滞力）与屈服应力两部分称为剪切应力，其中屈服应力由于磁场强度的上升而单调上升是流变特性的改变表现，但是液体的粘度保持不变。

当加入的磁场涉及到其中的一个临界值时，阻尼器的磁流变液运动的方向不发生紊乱和变化，但是当去掉所加入的磁场时，它会恢复到原来的状态。

传统减振器具有不可进行可控制的调节的缺点，其需要取决于弹簧的刚度和减振对象的相对速度是减振器的弹簧力与阻尼力[3]。

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。