發(fā)布時間：2018-03-18 18:21

  本文選題：黏彈性阻尼材料　切入點：四參數(shù)M|K力學(xué)模型　出處：《東南大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：黏彈性阻尼器是一種有效的被動控制方法,由于該裝置具有構(gòu)造簡單、性能可靠、造價低以及耐久性好等一系列優(yōu)點,因此是一種具有廣泛應(yīng)用前景的耗能裝置。從目前的研究成果來看,應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域的黏彈性阻尼材料最初到現(xiàn)在一直都來自于航空航天領(lǐng)域,對建筑結(jié)構(gòu)用材料的專門研究鮮于報道,存在材料的損耗因子偏小、應(yīng)用頻率偏高及與材料使用環(huán)境的符合程度不高等問題；并且黏彈性阻尼裝置的傳統(tǒng)對角撐類(如斜撐式、人字撐式等)安置方式由于不能充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)物層間相對位移而使得阻尼器的消能效果受到不同程度的制約,放大式支撐形式(如肘節(jié)式、剪刀式、纜索-阻尼器式等)的安置形式較為復(fù)雜,增大了施工難度,亦不便推廣應(yīng)用。因此,開展黏彈性阻尼材料阻尼性能改性研究、設(shè)計一種既考慮建筑功能又能提供大阻尼大剛度的墻式黏彈性阻尼裝置勢在必行。本文所完成的主要工作和取得的主要成果包括：1、進行了黏彈性阻尼材料改性試驗：(1)圍繞著制備建筑用阻尼材料,采用無機小分子雜化、橡膠與塑料共混方法,利用損耗因子/阻尼溫域的阻尼性能評價體系,成功制備出高損耗因子、大阻尼溫域的丁腈橡膠/石墨粉聚合物；(2)采用長鏈聚合物共混方法,利用LA/TA的阻尼性能評價體系,制備了丁腈橡膠/聚降冰片烯聚合物等高LA值的黏彈性阻尼材料：(3)對共混物進行了拉伸強度、伸長率、邵氏硬度等基本物理性能試驗,試驗參數(shù)可滿足材料在黏彈性耗能裝置構(gòu)件中的應(yīng)用標準。2、研究了黏彈性阻尼材料四參數(shù)M|K力學(xué)模型：(1)由經(jīng)典Maxwell模型和Kevin模型進行并聯(lián),推導(dǎo)出了四參數(shù)M|K力學(xué)模型；(2)通過動態(tài)頻率掃描試驗和動態(tài)溫度掃描試驗得到的材料在指定溫度域(0℃～40℃)和頻率域(1.6 Hz-100 Hz)的儲能模量和損耗模量特性,評估了提出的四參數(shù)M|K本構(gòu)模型。評估結(jié)果表明,該模型在較少的模型參數(shù)條件下,較為準確的模擬了儲存模量和損耗模量的變化趨勢,并可得到參與模型功能的各個元件的力學(xué)參數(shù)值,在描述該材料的動態(tài)力學(xué)特性方面是比較成功的,可用于該新型材料的黏彈力學(xué)性能的模擬和分析。3、研究了短軸向剪切加載模式下的超大型“5+4”式黏彈性阻尼墻力學(xué)性能：(1)進行了黏彈性阻尼墻用阻尼材料的頻率掃描試驗,較為精確的表述了黏彈性阻尼墻的溫度相關(guān)性；(2)由黏彈性阻尼墻力學(xué)試驗得出的滯回曲線分析了最大阻尼力、儲存剛度、損耗剛度、損耗因子、剪切損耗模量、剪切儲存模量、等效阻尼系數(shù)的頻率相關(guān)性和位移幅值相關(guān)性。結(jié)果表明,黏彈性阻尼材料在頻率掃描試驗下得出的基本力學(xué)性能曲線可更直觀地反應(yīng)黏彈性阻尼墻隨溫度的變化規(guī)律；得出的損耗因子與黏彈性阻尼墻在短軸向剪切加載模式下的損耗因子僅有微小差異,說明本文設(shè)計的“5+4”式黏彈性阻尼墻構(gòu)件在短軸向剪切加載模式下可以較好的發(fā)揮黏彈性阻尼材料的阻尼性能。4、研究了黏彈性阻尼墻對四層縮尺鋼框架的減震特性：(1)進行了黏彈性阻尼墻鋼框架減震結(jié)構(gòu)的振動臺試驗,研究了黏彈性阻尼墻對四層鋼框架結(jié)構(gòu)振動模態(tài)影響,得到了黏彈性阻尼墻對結(jié)構(gòu)位移響應(yīng)、加速度響應(yīng)的減震效果；(2)研究了黏彈性阻尼墻五種組合模式在EL centro波下對鋼框架各層的最大層間位移、最大加速度的影響效果；(3)建立了減震結(jié)構(gòu)的仿真模型,對比分析了仿真計算結(jié)果與試驗結(jié)果的一致性。結(jié)果表明：在700 gal地震作用下,黏彈性阻尼墻減震結(jié)構(gòu)的每層最大加速度都得到了大幅衰減,并使無控條件下超過規(guī)范值的層間位移得到了有效的控制,除EL波的2-4層外,黏彈性阻尼墻對于控制首層中點位移反應(yīng)的效果比控制加速度反應(yīng)的效果要好。1234式黏彈性阻尼墻對鋼框架的位移、加速度控制效果最好；SAP2000仿真結(jié)果和試驗結(jié)果整體保持較為良好的一致性,在二者的相符度方面,有控結(jié)構(gòu)要高于無控結(jié)構(gòu)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU352.1

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本文編號：1630757