粘滯阻尼器和鉛阻尼器的理論與試驗研究.pdf

1、該文對粘滯阻尼器進行了詳細(xì)分類研究,提出了阻尼孔的三種構(gòu)造;并研制和開發(fā)了一系列粘滯阻尼器,包括單出桿、雙出桿、孔隙式、間隙式、組合式阻尼器(緩沖器)等結(jié)構(gòu)形式,其中多為足尺粘滯阻尼器;同時研制了一種具有緩沖保護裝置的粘滯阻尼器.性能試驗表明粘滯阻尼器具有滯回曲線飽滿、附加剛度很小、阻尼力滯后于位移近似90的相位角、微小位移就耗能等共性:但各類阻尼器因構(gòu)造和介質(zhì)不同存在性能差異,主要體現(xiàn)在速度非線性系數(shù)上:該文對各類粘滯阻尼器的性能及速

2、度非線性指數(shù)進行了詳細(xì)地對比研究,并得出了一些規(guī)律性結(jié)論.雙出桿粘滯阻尼器拉壓力相同,容易提供較大阻尼力,適用結(jié)構(gòu)范圍較廣:單出桿粘滯阻尼器具有拉壓力不平衡的缺陷,但也具有特殊的用途,該文利用該特點研制了一種自復(fù)位的粘滯阻尼器.性能良好的粘滯介質(zhì)是粘滯阻尼器耗能穩(wěn)定的關(guān)鍵因素之一;該文對液壓油、硅油、高分子材料(硅基膠)、特殊懸濁液四類介質(zhì)進行了性能試驗研究;結(jié)果表明,因液壓油粘溫性、凝固點較大和特殊懸濁液易沉降等原因,二者不適合作為粘

3、滯阻尼器的介質(zhì),甲基硅油、硅基膠具有壓縮性小、耐侯性好、耐高溫、不揮發(fā)不燃等特性,適合作為粘滯阻尼器的介質(zhì):進一步得出了不同的構(gòu)造形式與不同粘滯介質(zhì)的匹配關(guān)系.該文還研制了一種硅基膠和碟型彈簧組合式緩沖器,試驗表明其具有體積較小、彈力大、高阻尼等特點,克服了純碟型彈簧緩沖器的缺陷,是一種性能良好的緩沖器,可作為設(shè)備振動控制的裝置.基于上述耗能機制,推導(dǎo)了孔隙式和間隙式兩類阻尼器的恢復(fù)力公式,并根據(jù)試驗數(shù)據(jù)進行了修正,得出了一套較為實用的

4、阻尼力經(jīng)驗公式;同時給出了粘滯阻尼器的性能參數(shù)取值與相應(yīng)的粘滯介質(zhì)、構(gòu)造尺寸的經(jīng)驗關(guān)系.試驗和分析對比表明,上述的恢復(fù)力公式具有一定的精度,誤差在±15％以內(nèi).粘滯阻尼器因介質(zhì)的可壓縮性具有動態(tài)剛度;該文給出了硅油、硅基膠兩種粘滯介質(zhì)壓縮性規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了動態(tài)剛度的參考公式;試驗和理論對比分析表明上述公式具有一定的精度,可以在工程中試用;基于動態(tài)剛度理論該文提出了粘滯阻尼器耗能評價體系,該體系包括耗能評價指標(biāo)、壓縮位移、動態(tài)剛

5、度、串聯(lián)剛度、結(jié)構(gòu)頻率等參數(shù):并給出了孔隙式和間隙式兩類阻尼器的耗能評價指標(biāo)的計算公式:動態(tài)剛度導(dǎo)致粘滯阻尼器存在耗能失效問題,建議當(dāng)耗能指標(biāo)小0.5時,即可認(rèn)為粘滯阻尼器耗能失效,粘滯阻尼器工程應(yīng)用的耗能評價指標(biāo)的數(shù)值應(yīng)大于0.9.鉛阻尼器是一種耗能性能優(yōu)越、構(gòu)造簡單、制作方便且十分經(jīng)濟的耗能減震裝置.該文研制了兩種足尺鉛阻尼器,并進行了性能試驗研究;結(jié)果表明,鉛阻尼器是利用塑性滯回變形耗能,耗能能力較大,小變形下即可耗能、荷載頻率和

6、循環(huán)次數(shù)對其性能影響較小等優(yōu)點;該文試驗研究的兩類鉛阻尼器的滯回曲線具有典型的"庫侖摩擦,"特性,力學(xué)模型簡單;最后對鉛阻尼器存在的不足提出了改進意見.該文對附加粘滯阻尼器的隔振橋梁進行了模擬地震振動臺試驗;結(jié)果表明粘滯阻尼器能夠顯著降低因隔震而使上部橋梁產(chǎn)生的較大位移,并且隨著附加阻尼的增加,效果更為明顯;溫度變化、收縮徐變等緩慢移動時,不產(chǎn)生阻力(抵抗),故不需要對下部工程進行特殊設(shè)計;但要使結(jié)構(gòu)的各種反應(yīng)都有所降低,粘滯阻尼器參數(shù)