鋼框架結(jié)構(gòu)利用形狀記憶合金的被動(dòng)控制試驗(yàn)研究.pdf

1、形狀記憶合金(Shape Memory Alloy，簡(jiǎn)稱SMA)是一種新型的智能材料，具有形狀記憶效應(yīng)(Shape Memory Effect，簡(jiǎn)稱SME)、超彈性(Pseudo-elastic Effect，簡(jiǎn)稱PE)和高阻尼特性，且具有耐腐蝕、耐疲勞和優(yōu)良的機(jī)械性能，使其在結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制領(lǐng)域顯示出誘人的應(yīng)用前景。利用奧氏體狀態(tài)下SMA的超彈性制成的耗能器是一種性能優(yōu)良的耗能減振裝置，它可以有效的控制結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)，在理論上和實(shí)用上都是

2、很有價(jià)值的。
　　正是由于SMA具有上述一些優(yōu)點(diǎn)，本文利用SMA材料的相變超彈性性能，將其制成被動(dòng)拉索并對(duì)鋼框架結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)進(jìn)行控制。本文研究的主要內(nèi)容及成果包括以下幾個(gè)方面：
　　介紹了SMA的主要本構(gòu)模型，并比較了各自的優(yōu)缺點(diǎn)，為試驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置提供了依據(jù)。
　　對(duì)超彈性NiTi SMA絲進(jìn)行拉伸、卸載循環(huán)試驗(yàn)，觀察其超彈性性能，使其具有穩(wěn)定的應(yīng)力-應(yīng)變滯回曲線，根據(jù)試驗(yàn)所得的曲線確定了SMA拉索耗能性能的有關(guān)參數(shù)

3、，為確定SMA拉索對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的有效性提供了試驗(yàn)依據(jù)。
　　本文對(duì)三層非線性鋼框架結(jié)構(gòu)利用SMA耗能器的被動(dòng)控制效果進(jìn)行了振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究。根據(jù)結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的基本理論，針對(duì)實(shí)際工程中鋼框架結(jié)構(gòu)在振動(dòng)時(shí)，單層內(nèi)以對(duì)角線兩端的相對(duì)位移最大的特點(diǎn)，試驗(yàn)時(shí)采用多種地震波輸入，并考慮SMA初始應(yīng)變分別對(duì)有控制和無控制兩種情況進(jìn)行地震反應(yīng)非線性分析。結(jié)果表明，與無控狀態(tài)時(shí)相比裝有SMA耗能裝置的鋼框架結(jié)構(gòu)，頂層最大位移有明顯減小，各層最大層間

4、位移角也均大幅減小，速度和加速度也得到了明顯的降低，控制效果顯著。同時(shí)，SMA滯回環(huán)飽滿，耗能效果良好。在地震作用下，裝有SMA的鋼框架結(jié)構(gòu)的抗震性能得到了很大的提高，SMA耗能器減震效果良好。而且本文提出的SMA拉索構(gòu)造簡(jiǎn)單，安裝方便，能適應(yīng)不同的工作狀態(tài)，是一種具有很好的應(yīng)用前景的被動(dòng)耗能裝置。
　　利用在不同層間設(shè)計(jì)SMA被動(dòng)拉索，分析了其動(dòng)力響應(yīng)，研究了SMA拉索布置的數(shù)量和位置對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的影響。結(jié)果表明，在層間滿布S