鋼框架結(jié)構(gòu)利用形狀記憶合金的被動控制試驗研究.pdf

1、形狀記憶合金(Shape Memory Alloy，簡稱SMA)是一種新型的智能材料，具有形狀記憶效應(yīng)(Shape Memory Effect，簡稱SME)、超彈性(Pseudo-elastic Effect，簡稱PE)和高阻尼特性，且具有耐腐蝕、耐疲勞和優(yōu)良的機械性能，使其在結(jié)構(gòu)振動控制領(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)的動力響應(yīng)，在理論上和實用上都是

2、很有價值的。
　　正是由于SMA具有上述一些優(yōu)點，本文利用SMA材料的相變超彈性性能，將其制成被動拉索并對鋼框架結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)進行控制。本文研究的主要內(nèi)容及成果包括以下幾個方面：
　　介紹了SMA的主要本構(gòu)模型，并比較了各自的優(yōu)缺點，為試驗參數(shù)的設(shè)置提供了依據(jù)。
　　對超彈性NiTi SMA絲進行拉伸、卸載循環(huán)試驗，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拉索對結(jié)構(gòu)振動控制的有效性提供了試驗依據(jù)。
　　本文對三層非線性鋼框架結(jié)構(gòu)利用SMA耗能器的被動控制效果進行了振動臺試驗研究。根據(jù)結(jié)構(gòu)振動控制的基本理論，針對實際工程中鋼框架結(jié)構(gòu)在振動時，單層內(nèi)以對角線兩端的相對位移最大的特點，試驗時采用多種地震波輸入，并考慮SMA初始應(yīng)變分別對有控制和無控制兩種情況進行地震反應(yīng)非線性分析。結(jié)果表明，與無控狀態(tài)時相比裝有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，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)用前景的被動耗能裝置。
　　利用在不同層間設(shè)計SMA被動拉索，分析了其動力響應(yīng)，研究了SMA拉索布置的數(shù)量和位置對結(jié)構(gòu)振動控制的影響。結(jié)果表明，在層間滿布S