【摘要】：近年來,形狀記憶合金（Shape Memory Alloy,簡稱SMA）在多種領(lǐng)域中應(yīng)用范圍廣泛。SMA的兩個基本特性是形狀記憶效應(yīng)和超彈性，其中超彈性是土木工程領(lǐng)域中最值得關(guān)注的力學(xué)性能之一。本文將SMA支撐和Pall-SMA摩擦阻尼支撐體系應(yīng)用于JZ20-2MUQ海洋平臺中，通過有限元軟件ANSYS和試驗分析形狀記憶合金支撐體系的振動控制性能。 本文的主要研究內(nèi)容： （1）在不同的加載條件下對形狀記憶合金進行拉伸試驗，得到其在室溫下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，據(jù)此分析合金超彈性特征參數(shù)與加載條件的關(guān)系，并對絲材、棒材和板材的滯回耗能特性進行對比。結(jié)果表明：應(yīng)變幅值、循環(huán)次數(shù)和預(yù)應(yīng)變對SMA超彈性性能影響顯著，而加載頻率的影響很小；實際應(yīng)用時可預(yù)先對SMA進行循環(huán)訓(xùn)練，以獲得穩(wěn)定的超彈性性能，也可預(yù)先施加一定的預(yù)應(yīng)變幅值，以達到更好的耗能效果；絲材、棒材、板材的滯回耗能規(guī)律基本相似，但其具體耗能值、應(yīng)力值、屈服平臺均依次減小，實際應(yīng)用時可根據(jù)不同的耗能要求合理選取SMA的截面形式。 （2）首先對SMA支撐進行仿真分析，并與SMA拉伸試驗結(jié)果進行對比，表明仿真分析和試驗得出的SMA應(yīng)力-應(yīng)變曲線變化規(guī)律相似，進一步證明SMA具有良好的滯回耗能特性，可應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的振動控制中；然后對Pall-SMA摩擦阻尼支撐體系進行試驗研究，分析SMA支撐與Pall型摩擦阻尼器的滯回性能，并將不同截面面積和長度的SMA支撐的滯回性能進行對比。結(jié)果表明：選擇適宜的SMA支撐長度和截面高寬比，既能獲得較好的滯回性能，又可節(jié)省材料；滑動螺栓預(yù)緊力對支撐體系的滯回性能的影響顯著。 （3）將SMA支撐和Pall-SMA支撐體系應(yīng)用于導(dǎo)管架式海洋平臺，利用有限元分析軟件ANSYS對海洋平臺進行抗震和冰激分析，將其振動控制效果與原結(jié)構(gòu)進行對比，據(jù)此分析支撐體系的減振效果。結(jié)果表明：由于原結(jié)構(gòu)自身剛度過大，SMA支撐不能充分發(fā)揮作用，故將海洋平臺原結(jié)構(gòu)設(shè)置隔振層形成海洋平臺隔振結(jié)構(gòu)以增加隔振層變形，使形狀記憶合金支撐充分發(fā)揮作用，從而增強耗能能力，研究結(jié)果表明分別設(shè)置兩種支撐體系的海洋平臺隔振結(jié)構(gòu)導(dǎo)管架端帽處的最大位移、甲板處的最大加速度均有較好的控制效果，保證了平臺的穩(wěn)定性，滿足了安全性和舒適感。同時，相對于SMA支撐，Pall-SMA支撐體系的減振效果更為明顯，這是因為Pall型摩擦阻尼器也消耗了部分能量。
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：P75

【參考文獻】

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本文編號：2751007