形状记忆合金-摩擦复合阻尼器力学性能研究.pdfVIP

第34卷 第2期 2013年2月 JournalofBuildinzStructures V01．34 No．2 Feb．2013 文章编号 ：1000-6869(2013)02—0083．08 形状记忆合金一摩擦复合阻尼器力学性能研究 任文杰 ，王利强 ，马志成 ，姚会哲 (1．河北工业大学 土木工程学院，天津300401；2．河北省土木工程技术研究中心，天津300401； 3．天津职业技术师范大学 电子工程学院，天津300222) 摘要：提出一种新型形状记忆合金(shapememoryalloy，简称 sMA)一摩擦复合阻尼器。该阻尼器由超弹性SMA单元和高耗 能摩擦单元串联而成 ，通过控制摩擦单元的摩擦力大于SMA单元的最大输出力，可实现 自动调节耗能单元工作状态的功 能，即：较小荷载作用下，仅SMA单元工作，消耗能量少，具有 自复位功能；较大荷载作用下，SMA单元和摩擦单元依次工 作，消耗大量能量，具有一定的变形回复能力。对阻尼器进行拉压循环力学试验，研究了位移幅值 、加载频率和扭矩对其输 出力一位移曲线以及摩擦力、割线刚度、单位循环耗能量、等效阻尼比、残余位移等力学参数的影响。将基于Graesser本构模 型基础上的SMA单元力学模型和摩擦单元的理想刚塑性模型串联 ，建立了阻尼器的力学模型；数值模拟结果与试验结果吻 合较好，证明了该力学模型的正确性。 关键词：形状记忆合金-摩擦复合阻尼器；超弹性；力学试验；力学模型；数值模拟 中图分类号：TU352．12 TG139．6 文献标志码：A Investigationonmechanicalbehaviorofinnovative shapememoryalloy—frictiondamper RENWenjie ，WANGLiqiang，MAZhicheng一，YAOHuizhe (1．SchoolofCivilEngineering，HebeiUniversityofTechnology，Tianjin300401，China； 2．CivilEngineeringTechnologyResearchCenterofHebeiProvince，Tianjin300401，China； 3．SchoolofElectronicEngineering，TianjinUniversityofTechnoloyg andEducation。Tianjin300222，China) Abstract：Aninnovativeshapememoryalloy (SMA)一frictiondamperisproposed．Thedamperconsistsofthe superelasticSMA elementand thefriction elementin series．Given thatthefrictionforceprovided bythefriction elementisgreaterthanthemaximumoutputforcegeneratedbytheSMAelement，thedampercanadjusttheworking statusofthetwoelementsautomatically，i．e．whentheloadissmaller，onlytheSMAelementfunctions，generatinga low energydissipation butanexcellentself—centeringcapacity；whentheloadislarger，theSMA elementand the frictionelementworkin turn，presentinga considerableeneryg dissipation butamoderateresidualdisplacement． Cyclictension—compressionmechanicaltestson thedamperwereperform