雙出桿孔隙式油-粉土粘滯阻尼器減震性能研究.pdf

1、雙出桿孔隙式粘滯阻尼器主要由粘滯介質(zhì)以及活塞、導(dǎo)桿、液壓缸等部件組成。其構(gòu)造簡單，密封性好，對結(jié)構(gòu)的附加剛度不大，因而廣泛應(yīng)用于橋梁和高層建筑中。
　　通過觀察粉土液化后的流動(dòng)現(xiàn)象、分析現(xiàn)有粘滯阻尼器的研究成果，本文設(shè)計(jì)了一種同時(shí)含粉土和硅油的孔隙式粘滯阻尼器。其主要特點(diǎn)為：粉土的加入增大了原純油介質(zhì)的粘度，不僅可提高阻尼器的阻尼力，而且使阻尼器具有速度型耗能為主和位移型耗能為輔的雙重作用；另外，粉土與硅油共同作用在一定程度上減輕

2、了傳統(tǒng)純硅油阻尼器的滲油問題。本文從阻尼器性能試驗(yàn)、阻尼器滯回曲線擬合、有限元仿真計(jì)算及結(jié)構(gòu)整體地震響應(yīng)分析等方面對含有油-粉土的雙出桿孔隙式粘滯阻尼器進(jìn)行了全面系統(tǒng)的研究。
　　首先，在已有研究基礎(chǔ)上，本文比較系統(tǒng)地闡述了粘滯阻尼器的類型和耗能機(jī)理；其次，本文在工業(yè)用液壓缸的基礎(chǔ)上加工改進(jìn)，設(shè)計(jì)了活塞板上含有不同孔徑阻尼孔的雙出桿孔隙式阻尼器并在重慶大學(xué)大型振動(dòng)臺試驗(yàn)室進(jìn)行了動(dòng)力性能試驗(yàn)，分析了阻尼器的耗能模型及其特點(diǎn)；然后以試

3、驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)擬合其滯回曲線模型；繼而，利用計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent對阻尼器模型作進(jìn)一步仿真模擬計(jì)算，研究影響油-粉土阻尼器耗能性能的因素及其影響規(guī)律；最后，分別建立有無粘滯阻尼器的整體結(jié)構(gòu)模型，分析結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)，研究阻尼器的耗能減震效果，檢驗(yàn)其工程應(yīng)用價(jià)值。
　　通過研究，本文得到以下結(jié)論：
　?、傧蚬栌椭刑砑臃弁聊軌虮容^明顯地增大阻尼器阻尼力，粉土與甲基硅油的混合物作粘滯介質(zhì)具有較好的耗能性能。但是當(dāng)粉土含量過多，則不

4、利于粘滯介質(zhì)流動(dòng)，因此粉土的含量要適量。
　?、诜弁恋募尤胧棺枘崃ν瑫r(shí)包含與位移相關(guān)的滯回力和與速度相關(guān)的粘滯阻尼力，將原本耗能為速度相關(guān)的阻尼器變成小位移時(shí)位移相關(guān)為主、大位移時(shí)速度相關(guān)為主的混合耗能機(jī)制。
　?、畚灰戚^大且不考慮捏縮效應(yīng)時(shí)，由仿真模擬結(jié)果可以看出，粘滯阻尼器的耗能模型十分接近線性模型，阻尼力同速度之間近似為正比關(guān)系。同時(shí)模擬結(jié)果表明，活塞兩側(cè)的壓差阻力遠(yuǎn)大于由小孔內(nèi)流體和孔道間因摩擦產(chǎn)生的阻力。
　

5、?、軙r(shí)程分析結(jié)果顯示：相對于未安裝阻尼器的無控結(jié)構(gòu)，有控結(jié)構(gòu)的頂層位移時(shí)程、頂層最大位移等均有較明顯的減??；由此說明含粉土的阻尼器對結(jié)構(gòu)的減震作用比較明顯。
　　綜上可知本文的幾個(gè)重要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：
　?、僭O(shè)計(jì)并驗(yàn)證了一種新型的粘滯阻尼器——將粉土引入傳統(tǒng)粘滯阻尼器。試驗(yàn)研究表明，該阻尼器上綜合了不同的耗能機(jī)理以達(dá)到混合消能的目標(biāo)，體現(xiàn)了消能減震裝置設(shè)計(jì)的新思路。
　?、谟?粉土的混合物相互作用極其復(fù)雜，要準(zhǔn)確分析研究其