形状记忆合金在建筑工程中的应用

建筑阻尼器分类建筑阻尼器是一种用于减震和减振的装置，广泛应用于高层建筑、桥梁、塔楼等结构中。

根据其结构和工作原理的不同，可以将建筑阻尼器分为几类。

一、摩擦阻尼器摩擦阻尼器是一种常见的建筑阻尼器，它利用材料之间的摩擦力来吸收和消耗结构的振动能量。

摩擦阻尼器通常由两个平行的金属板之间夹有一定厚度的摩擦材料组成，当结构发生振动时，板的相对滑动会产生摩擦力，从而减小结构的振幅。

摩擦阻尼器适用于抗震性能要求不高的建筑，如住宅、商业建筑等。

二、液体阻尼器液体阻尼器是利用流体的粘滞阻力来减震的装置。

液体阻尼器通常由一个密封的容器、流体以及阻尼液压缸或阻尼阀组成。

当结构发生振动时，流体在阻尼液压缸中流动，通过液体的粘滞阻力来消耗振动能量，从而减小结构的振幅。

液体阻尼器适用于振动频率较高且抗震性能要求较高的建筑，如桥梁、高层建筑等。

三、摆锤阻尼器摆锤阻尼器是一种利用摆锤的运动来减振的装置。

它由一个或多个摆锤和摆杆组成，安装在结构上方。

当结构发生振动时，摆锤会随着结构的振动而产生摆动，通过摆锤的惯性力来消耗振动能量，从而减小结构的振幅。

摆锤阻尼器适用于抗震性能要求较高的建筑，如塔楼、烟囱等。

四、形状记忆合金阻尼器形状记忆合金阻尼器是一种利用形状记忆合金的特性来减振的装置。

形状记忆合金是一种具有记忆性能的合金材料，当受到外力作用时，能够改变自身的形状，当外力消失时，又能恢复原来的形状。

形状记忆合金阻尼器通过形状记忆合金的形状变化来消耗振动能量，从而减小结构的振幅。

形状记忆合金阻尼器适用于抗震性能要求较高且需要长寿命的建筑，如大型桥梁、高层建筑等。

五、电磁阻尼器电磁阻尼器是一种利用电磁力来减振的装置。

它由电磁铁和磁铁之间的间隙组成，当结构发生振动时，电磁铁会受到激励电流的作用而产生磁力，通过磁力的吸引和排斥来消耗振动能量，从而减小结构的振幅。

电磁阻尼器适用于振动频率较高且抗震性能要求较高的建筑，如桥梁、高层建筑等。

建筑阻尼器是一种有效的减震和减振装置，能够提高建筑结构的抗震性能。

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。

建筑工程中的新型抗震材料应用近年来，随着科技的发展和人们对建筑安全性的要求提高，新型抗震材料在建筑工程中的应用逐渐成为一个热门话题。

抗震材料是指能够在地震发生时减少地震破坏对建筑结构造成的影响的一类材料。

本文将就建筑工程中的新型抗震材料应用进行探讨。

一、钢筋混凝土结构中的纤维增强材料纤维增强材料是一种在钢筋混凝土结构中广泛应用的新型抗震材料。

它通过将合适的纤维材料掺入混凝土中，改善了混凝土的抗拉强度和韧性，从而提高了钢筋混凝土结构的抗震性能。

常见的纤维增强材料有钢纤维、碳纤维和玻璃纤维等。

这些纤维增强材料具有较高的强度和延伸性，能够有效地阻止裂缝的发展，减缓地震力对结构的破坏。

二、轻质隔震材料在高层建筑中的应用轻质隔震材料是一种在高层建筑中广泛使用的新型抗震材料。

它的主要特点是密度较低，能够在地震发生时有效减少地震对建筑结构的影响。

与传统的建筑材料相比，轻质隔震材料具有更好的抗震性能和吸能能力。

此外，轻质隔震材料还可以减少建筑物的自重，降低地震时产生的地震力，从而进一步提高建筑物的抗震能力。

三、形状记忆合金在地震减震中的应用形状记忆合金是一种应用广泛且效果显著的新型抗震材料。

它具有形状记忆性能，可以根据温度和应力的变化改变其形状。

在地震发生时，形状记忆合金可以通过改变其形状来吸收地震能量，从而保护建筑结构免受地震破坏。

此外，形状记忆合金还可以恢复其初始形状，使其能够多次使用，提高了抗震材料的经济性和可持续性。

四、纳米材料在抗震材料中的应用纳米材料是一种具有特殊性质的新型材料，在抗震材料中的应用正在得到越来越多的关注。

由于其独特的结构和性能，纳米材料具有较高的强度和韧性，能够显著提高抗震材料的抗震性能。

此外，纳米材料还可以调控材料的微观结构和物理性能，进一步提高抗震材料的功能和效果。

综上所述，建筑工程中的新型抗震材料应用是一个重要的研究领域。

通过对纤维增强材料、轻质隔震材料、形状记忆合金和纳米材料等新型抗震材料的应用，可以提高建筑结构的抗震性能，保护人们的生命财产安全。

第 2 期第 60-77 页材料工程Vol.52Feb. 2024Journal of Materials EngineeringNo.2pp.60-77第 52 卷2024 年 2 月NiTi 形状记忆合金的功能特性及其应用发展Functional properties of NiTi shape memory alloys and their application development杨超1*，廖雨欣1，卢海洲1，2，颜安1，蔡潍锶1，李鹏旭1（1 华南理工大学 国家金属材料近净成形工程技术研究中心，广州 510640；2 广东技术师范大学 机电学院， 广州 510665）YANG Chao 1*，LIAO Yuxin 1，LU Haizhou 1，2，YAN An 1，CAI Weisi 1，LI Pengxu 1（1 National Engineering Research Center of Near -Net -Shape Forming forMetallic Materials ，South China University of Technology ，Guangzhou510640，China ；2 School of Mechatronic Engineering ，GuangdongPolytechnic Normal University ，Guangzhou 510665，China ）摘要：NiTi 形状记忆合金（shape memory alloys ， SMAs ）作为一种智能材料，具有良好的超弹性、形状记忆效应和生物相容性等功能特性，被广泛应用于航空航天、医疗器械和工程建筑等领域。

其中超弹性在宏观上表现为发生较大的变形仍能恢复原形状，且其远大于常见金属可恢复的弹性应变。

形状记忆效应则是温度激励下奥氏体和马氏体两相的相互转变，根据宏观变形分为单程、双程和全程形状记忆效应。

SMA在土木工程中的应用研究综述发表时间：2020-12-08T10:40:40.573Z 来源：《基层建设》2020年第23期作者：李东翰[导读] 摘要：形状记忆合金（Shape Memory Alloy，简称SMA）作为一种新型的功能材料，受到土木工程界的广泛关注。

中国铁路通信信号上海工程局集团有限公司青岛分公司山东青岛 266000摘要：形状记忆合金（Shape Memory Alloy，简称SMA）作为一种新型的功能材料，受到土木工程界的广泛关注。

本文综述了近十几年来SMA在土木工程中的应用，分别对耗能阻尼器、耗能支撑系统和梁柱节点进行了总结和归纳。

指出存在的问题和今后的发展方向。

关键字：形状记忆合金（SMA）；土木工程；应用1 引言形状记忆合金（Shape Memory Alloy，简称SMA）是一种新型的功能性材料，具有独特的阻尼性能、形状记忆效应和超弹性效应。

国内外的很多学者对SMA在土木工程中的应用进行了大量的理论和实验研究，并取得了一定成果。

本文对SMA在土木工程中的应用进行了综述，并对今后的研究进行展望。

2 SMA材料的特点当SMA的温度高于奥氏体相变完成温度时，若加载应力超过弹性极限应力后继续加载SMA发生变形，此时，若卸载则SMA产生马氏体逆相变而恢复到奥氏体相状态，SMA变形将回复到初始状态。

此为SMA的超弹性效应。

SMA材料在马氏体状态下发生变形，经过加热升温至完全奥氏体状态时，材料恢复到变形前的形状。

这种特性为SMA的形状记忆效应。

另外，SMA还有高阻尼性能、滞后性能、高耐久性和抗疲劳性能等优良特性。

3 SMA在土木工程中的应用自上个世纪90年代初Graesser[1]等将SMA引入结构振动控制并进行相关研究以来，不少国内外学者对SMA在土木工程中的应用研究也陆续展开。

例如Indirli[2]采用SMA对1996年经历了4.5级地震的意大利San Giorgio教堂进行了修复。

形状记忆合金及其应用、何为形状记忆合金1932 年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到"记忆"效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金( Shape Memory Alloy ，SMA )。

这种能够记住其原始形状的功能称为形状记忆效应( Shape Memory Effect ，SME )。

二、形状记忆合金的分类SMA 的形状记忆效应源于热弹性马氏体相变，这种马氏体一旦形成，就会随着温度下降而继续生长，如果温度上升它又会减少，以完全相反的过程消失。

两项自由能之差作为相变驱动力。

两项自由能相等的温度T0 称为平衡温度。

只有当温度低于平衡温度T0 时才会产生马氏体相变，反之，只有当温度高于平衡温度T0 时才会发生逆相变。

在SMA 中，马氏体相变不仅由温度引起，也可以由应力引起，这种由应力引起的马氏体相变叫做应力诱发马氏体相变，且相变温度同应力呈线性关系。

按照记忆效应不同，可分为三类：单程记忆效应：形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。

双程记忆效应：某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应。

全程记忆效应：加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。

三、形状记忆合金的物理模型虽然早在上个世纪30 年代，人们就发现了一些合金的形状记忆效应，但是直到70 年代Muller 等人提出SMA 材料的本构关系模型以来，有关形状记忆合金的机理和本构模型的研究才取得了一定的进展[1]。

SMA 的模型可大致分为两类：微观热力学模型、宏观现象学模型。

微观热力学模型有助于了解材料宏观特性的微观机理，揭示SMA 的物理本质。

微观热力学模型主要有从相界运动的动力学角度给出的本构模型和以能量耗散理论为依据的细观力学模型[2,3]。

建筑结构设计中的创新技术有哪些在当今建筑领域，创新技术的不断涌现为建筑结构设计带来了前所未有的变革。

这些创新技术不仅提升了建筑的安全性、稳定性和耐久性，还为建筑赋予了独特的形态和功能，满足了人们对于高品质建筑的需求。

一、新型建筑材料的应用1、高性能混凝土高性能混凝土具有高强度、高耐久性和良好的工作性能。

它通过优化配合比，使用优质的原材料和外加剂，显著提高了混凝土的抗压、抗拉强度和抗渗性能。

这使得建筑物能够承受更大的荷载，减少构件尺寸，增加使用空间，同时延长建筑物的使用寿命。

2、纤维增强复合材料纤维增强复合材料（FRP）由纤维（如碳纤维、玻璃纤维等）和树脂基体组成，具有高强度、轻质、耐腐蚀等优点。

在建筑结构中，FRP 可用于加固混凝土构件，提高其承载能力和抗震性能；也可用于制作新型的结构构件，如梁、柱等，减轻结构自重，提高结构的跨越能力。

3、形状记忆合金形状记忆合金具有独特的形状记忆效应和超弹性性能。

在建筑结构中，可用于制作阻尼器，在地震等外力作用下吸收能量，减小结构的振动，提高结构的抗震性能。

二、结构体系的创新1、大跨度空间结构大跨度空间结构如网架、网壳、悬索结构等，能够实现较大的覆盖空间，满足体育场馆、会展中心等大型公共建筑的需求。

这些结构体系通过合理的受力分析和优化设计，充分发挥材料的性能，创造出宏伟而独特的建筑形态。

2、可开合结构可开合结构能够根据使用需求改变建筑的形态和空间，如可开合屋顶、可移动墙体等。

这种结构形式增加了建筑的灵活性和适应性，为不同的活动和功能提供了多样化的空间。

3、仿生结构仿生结构借鉴自然界生物的形态和结构原理，如蜂巢结构、叶脉结构等，设计出具有高效力学性能的建筑结构。

仿生结构不仅具有良好的受力性能，还展现了独特的美学价值。

三、数字化设计技术1、建筑信息模型（BIM）BIM 技术是一种基于数字化模型的协同设计方法。

它整合了建筑结构的几何信息、物理性能、施工过程等多方面的数据，实现了设计、施工和运维阶段的信息共享和协同工作。