形狀記憶合金橡膠力學(xué)行為及橋梁碰撞減震研究.pdf

1、自恢復(fù)土木工程結(jié)構(gòu)是近年來提出的一種新型抗災(zāi)結(jié)構(gòu)體系。與早期采用彈性理論設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)相比,其具有塑性耗能能力,可以增加結(jié)構(gòu)的阻尼、減小結(jié)構(gòu)的振動(dòng);與采用現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)的彈塑性內(nèi)損傷不可恢復(fù)結(jié)構(gòu)相比,其具有相似的耗能能力和提供附加阻尼的能力,但同時(shí)具有彈性與損傷恢復(fù)功能,災(zāi)后可以自行恢復(fù)。形狀記憶材料因具有良好的塑性變形能力和形狀恢復(fù)功能,是發(fā)展自恢復(fù)土木工程結(jié)構(gòu)最理想的材料之一。
　　結(jié)合金屬橡膠的高彈性和形狀記憶合金的形狀記

2、憶效應(yīng),本文研究具有變形自恢復(fù)性能的形狀記憶合金橡膠材料的制備工藝、力學(xué)特性與力學(xué)模型、以及其對(duì)橋梁地震碰撞的控制性能。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先,提出三種形狀記憶合金橡膠的制備工藝,試驗(yàn)研究其受壓力學(xué)性能,得到其應(yīng)力-應(yīng)變非線性滯變關(guān)系,揭示其受壓應(yīng)力-應(yīng)變非線性行為機(jī)理;研究名義密度、加載幅值以及加載頻率對(duì)形狀記憶合金橡膠受壓力學(xué)性能的影響規(guī)律;研究形狀記憶合金橡膠自恢復(fù)性能,分析制備工藝、加載幅值和熱循環(huán)次數(shù)對(duì)其自恢復(fù)性能

3、的影響規(guī)律,揭示形狀記憶合金橡膠自恢復(fù)性和受壓力學(xué)性能的熱疲勞退化規(guī)律。
　　其次,根據(jù)形狀記憶合金橡膠的壓縮受力行為,將形狀記憶合金橡膠分解為非線性回復(fù)力、庫侖摩擦力以及遲滯力,建立形狀記憶合金橡膠受壓下的宏觀應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型;結(jié)合形狀記憶合金橡膠內(nèi)部構(gòu)造特點(diǎn),提出形狀記憶合金橡膠的變節(jié)距彈簧和串聯(lián)-并聯(lián)微觀力學(xué)模型、以及內(nèi)部線匝的組合規(guī)律,揭示形狀記憶合金橡膠內(nèi)部接觸點(diǎn)數(shù)量隨壓縮變形的變化規(guī)律,建立形狀記憶合金橡膠的微觀本構(gòu)

4、模型,并進(jìn)行參數(shù)分析。
　　第三,將形狀記憶合金橡膠沿垂直成型方向分解,以微曲梁接觸對(duì)為基本單元,分析加載-卸載過程中微曲梁接觸點(diǎn)數(shù)量隨變形的變化規(guī)律,建立形狀記憶合金橡膠層狀受剪微觀本構(gòu)模型;通過試驗(yàn),研究形狀記憶合金橡膠剪切性能,并建立其剪切力學(xué)模型;提出并分析形狀記憶合金橡膠的 Mullins效應(yīng)及其機(jī)理,揭示應(yīng)力軟化效應(yīng)的規(guī)律。
　　最后,采用形狀記憶合金橡膠的力學(xué)模型,設(shè)計(jì)橋梁防地震碰撞緩沖器,并進(jìn)行形狀記憶合金橡