摩擦阻尼器的研制与应用
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乡村社会学摩擦阻尼器由于具有结构简单、耗能能力强、不受荷载频率影响等特点，在建筑工程中得到了广泛的应用。传统的摩擦阻尼器往往只具有单一起滑力，很难兼顾中震与大震对阻尼器性能的要求。本文主要介绍了一种新型变摩擦阻尼器，其通过独特的“弹簧-坡面”机构实现了变摩擦半主动控制。现有摩擦阻尼器存在着诸如出力小，耐久性差等不足。本文结合实际需要提出了新型摩擦阻尼器的研制目标，包括耐久性好，变摩擦，出力大等。原创性地提出了一种“弹簧-坡面”原型机构，可以通过调整坡面角度与弹簧刚度使摩擦力与变形成正比，即实现了变摩擦的半主动控制效果。利用“弹簧-坡面”原型机构，根据工程具体需要不同，设计出了“平板”式、“摩擦铰”式、“套筒支撑”式、和“剪切型”变摩擦阻尼器，并推导出以“弹簧-坡面”机构为原型的变摩擦阻尼器理论出力公式。通过调整坡面段与平面段的比例可以实现三角形滞回曲线和“狗骨形”滞回曲线，改变了传统阻尼器起滑力单一的弱点，碟形弹簧的使用降低了螺栓松弛蠕变对预紧力损失的影响，坡面段的设置可以保证在减震效果相同的情况下，降低起滑力，从而降低预紧力，减少螺栓松弛，保证了阻尼器的耐久性。本文对板式变摩擦阻尼器试件进行实验研究，包括等位移增量滞回循环实验、最大变形滞回循环实验，不同起滑力下阻尼器滞回性能实验等。将实验结果与理论分析作对比，实验结果与理论解基本吻合，本文探讨了理论解与真实解之间误差产生的可能原因，坡面上钢板变形消耗了碟形弹簧的变形量，从平面滑动向坡面滑动转换过程中，坡面间有一个逐步夹紧的过 程，进而导致了实验解略小于理论解。本文着重对变摩擦阻尼器所产生的三角形滞回曲线和“狗骨形”滞回曲线的减震性能进行数值模拟分析，首先研究了三角形滞回曲线自由振动下的解析解、等效周期、等效阻尼比等性能参数的确定方法。增加三角形滞回曲线单元，结构的等效阻尼比将增大，最大位移将减小，结构刚度随变形变化而变化，具有半主动控制的特征。其次对一单自由度结构，分别设置三角形滞回曲线单元和“狗骨形”滞回曲线单元，进行非线性时程分析。探讨了几种滞回曲线在时程分析时可能遇到的 几种拐点，及其处理方法，编写了非线性动力时程分析程序。改变滞回单元参数，考察各参数对阻尼器减震效果的影响。通过分析，在小震、中震作用下，矩形滞回曲线单元与“狗骨形”滞回曲线单元具有相同的减震效果；在大震作用下,“狗骨形”滞回曲线单元具有更好的减震效果。适当调整“狗骨形”滞回曲线参数，可较好地照顾小震、中震、大震下结构减震的要求。摘要4-5ABSTRACT5-9第一章绪论9-20 1.1 位移型阻尼器发展历程9-11
1.
1.1 软钢阻尼器9
1.
1.2 防屈曲支撑阻尼器9-10
1.
1.3 摩擦阻尼器10-11
1.2 新型阻尼器研究的方向11-12
1.3 摩擦阻尼器研究现状12-19
1.
3.
1、摩擦理论基础12-13
1.
3.
2、PALL系列摩擦阻尼器13-14
1.
3.
3、EDR系列摩擦阻尼器14-15
1.
3.
4、摩擦阻尼器的新发展15-18
1.
3.
碳酸镁5、半主动摩擦阻尼器的研究18-19
1.4 结论19-20第二章新型变摩擦阻尼器的研制20-36
2.1 半主动控制可变摩擦阻尼器VFD20
2.2 VFD构成20-21
2.3 VFD区别于其他阻尼器的主要特征21-22
2.4 各种VFD设计图22-36
2.
4.1 平板式变摩擦阻尼器22-25
2.
贝尔不等式4.2 摩擦铰式变摩擦阻尼器25-29
2.
4.3 套筒式变摩擦阻尼器29-32
2.
4.4 剪切型变摩擦阻尼器32-36第三章变摩擦阻尼器(VFD)工作原理及滞回性能研究36-47
3.1 弹簧-坡面机构工作原理36-39
3.2 复合弹簧-坡面机构39-41
3.3 复合弹簧-坡面机构工作过程41-42
节能与新能源汽车产业发展规划3.4 变摩擦阻尼器刚度公式42-45
3.5 滞回曲线形成示意45-47第四章变摩擦阻尼器实验47-56
4.1 平板式变摩擦阻尼器试件参数及实验装置47-48
4.2 变摩擦阻尼器实验数据48-54
4.3 实验现象及可能的原因54-55
4.4 实验结论55-56第五章三角形滞回系统自由振动研究56-60
5.1 理想的三角形滞回曲线56
5.2 自由振动解析解56-57
5.3 自由振动微分方程57-59
5.4 系统的等效周期59
5.5 自然对数衰减率59
5.6 等效阻尼比59-60第六章几种滞回曲线单元的非线性动力分析60-73
6.1 虚拟荷载法60-62
6.2 滞回曲线中可能存在的几种拐点62-64
1. 零速度拐点62-63
2. 确定位置拐点63-64
3. 过渡-卸载拐点64
6.3 矩形滞回曲线描述64-66
6.4 三角形滞回曲线描述66-69
6.5 狗骨形滞回曲线描述69-73第七章参数研究73-83
7.1 三角形滞回单元73-77
7.2 狗骨形滞回单元77-79
7.
2.1 矩形部分各参数对结构动力反应的影响77-78
7.
2.2 坡面比对结构动力反应的影响78-79
7.3 矩形滞回单元与狗骨形滞回单元的减震性能对比79-83第八章总结与展望83-85
z11硅钢片8.1 总结83
8.2 展望83-85
参考文献
85-89双线性滞回单元非线性动力分析源代码89-94三角形滞回单元非线性动力分析源代码94-99狗骨形滞回单元非线性动力分析源代码99-107专利中请受理函107-110
