SMA支撐體系的滯回性能試驗(yàn)研究及其在海洋平臺(tái)中的應(yīng)用分析.pdf

1、近年來(lái)，形狀記憶合金(Shape Memory Alloy，簡(jiǎn)稱SMA)在多種領(lǐng)域中應(yīng)用范圍廣泛。SMA的兩個(gè)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(tái)中，通過(guò)有限元軟件ANSYS和試驗(yàn)分析形狀記憶合金支撐體系的振動(dòng)控制性能。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容：
　　(1)在不同的加載條件下對(duì)形狀記憶合金進(jìn)行拉伸

2、試驗(yàn)，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(duì)絲材、棒材和板材的滯回耗能特性進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明：應(yīng)變幅值、循環(huán)次數(shù)和預(yù)應(yīng)變對(duì)SMA超彈性性能影響顯著，而加載頻率的影響很??；實(shí)際應(yīng)用時(shí)可預(yù)先對(duì)SMA進(jìn)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(dá)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(tái)均依次減小，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可根據(jù)不同的耗能要求

3、合理選取SMA的截面形式。
　　(2)首先對(duì)SMA支撐進(jìn)行仿真分析，并與SMA拉伸試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，表明仿真分析和試驗(yàn)得出的SMA應(yīng)力-應(yīng)變曲線變化規(guī)律相似，進(jìn)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(dòng)控制中；然后對(duì)Pall-SMA摩擦阻尼支撐體系進(jìn)行試驗(yàn)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(zhǎng)度的SMA支撐的滯回性能進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明：選擇適宜的SMA支撐長(zhǎng)度和截面高寬比，既能獲得

4、較好的滯回性能，又可節(jié)省材料；滑動(dòng)螺栓預(yù)緊力對(duì)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(tái)，利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)海洋平臺(tái)進(jìn)行抗震和冰激分析，將其振動(dòng)控制效果與原結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)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(guò)大，SMA支撐不能充分發(fā)揮作用，故將海洋平臺(tái)原結(jié)構(gòu)設(shè)置隔振層形成海洋平臺(tái)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