剪切型和挤压型铅阻尼器研究及其工程应用

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1、北京工业大学硕士学位论文剪切型和挤压型铅阻尼器研究及其工程应用姓名：苏亮申请学位级别：硕士专业：防灾减灾工程及防护工程指导教师：闫维明20090501摘要摘要近几年来，消能减振技术不断在工程界得到应用，其优势逐渐显现，而研制和开发各种简便实用新型消能减震装置以满足实际工程需要已是必然趋势。铅阻尼器作为金属耗能器中的一种，其耗能性能良好、构造简单、制作方便，尤其是铅剪切阻尼器和铅挤压阻尼器。本文在总结了近年来国内外关于两种铅阻尼器研究成果的基础上，通过数值模拟和试验研究具体分析了铅剪切和铅挤压阻尼器的

2、耗能机理及各种参数对其滞回性能的影响。探讨了铅挤压阻尼器在实际工程中的耗能效果，认为该阻尼器符合工程结构的要求，可以应用。本文的主要工作包括以下几个方面：1．详细介绍了铅阻尼器常用的滞回模型以及铅剪切阻尼器和铅挤压阻尼器的耗能机理，同时介绍了阻尼力设计时的简化计算公式。2．研制了大行程的铅剪切阻尼器，阐述了其与已有铅剪切阻尼器构造的不同，并对其滞回性能进行了试验研究和ANSYS有限元数值模拟分析。数值模拟结果与试验结果进行对比分析结果表明，大行程铅剪切阻尼器阻尼力中钢板与铅块的摩擦力较大，不能忽略；

3、铅块的相对剪切长度L不宜过大，否则中间铅块不会屈服，致使阻尼器阻尼力偏小；铅块厚度对铅剪切阻尼器的第一刚度有一定的影响，当厚度h达到一定数值时，远离剪切面两侧的铅不易屈服；对于大行程铅剪切阻尼器阻尼力的试验值大于理论模拟值给出了相关解释，并对铅剪切阻尼器的构造提出了改进的建议，即采取在铅槽的两端挖储铅槽或分割铅块的剪切长度。3．介绍了金属挤压理论及相关知识，分析了铅挤压阻尼器挤压变形的特点，给出了新型铅挤压阻尼器的构造，并对其性能和有关参数的影响进行了大量的试验研究和有限元数值模拟分析。结果表明，理

4、论分析与试验结果比较接近，证明采用的有限元假设正确，可以用有限元模拟分析进行铅挤压阻尼器性能的研究；铅挤压阻尼器工作时，挤压铅块应力状态比较复杂，三个方向的应力水平相当，铅块的屈服由三个方向应力共同引起；塑性变形区主要集中在轴凸部分，挤压轴轴凸长度和轴凸高度是影响铅挤压阻尼器阻尼力的主要因素，但二者的影响程度有所差别，且两者对挤压阻尼器的第一刚度也有一定影响。4．依托实际工程，利用ETABS和SAP2000有限元设计与分析软件，建立了相应的结构分析模型，对其进行小震弹性和大震弹塑性下的消能减震分析(

5、其中大震采用非线性动力弹塑性分析方法)，并给出了该工程实际抗震性能的综合评价。在论文的最后部分，对本文的研究工作进行了总结，并指出了需要进一步研北京I：业大学‘r学硕十学位论文究解决的问题。关键词：铅剪切阻尼器；铅挤压阻尼器；有限元分析；弹塑性动力分析ABSTRACTlIlrecentyears，theseismicenergydissil口lationtechnologyhasbeengraduallyappliedinengineering．Itsadvantagesa聆mol'eincreas

6、ingveryquickly．ItisallinevitableIrendtodevelopmentavarietyofsimpleandpracticalhe．c-typeenel"gydissipationdevicestomeetthenead8ofpracticalengineering．Leaddamperisakindofdissipatives融whichhavegoodperformance、simplecombination、convenientproducing，especial

7、lyleadsheardamperandleadextrusiondamper．Onthebasicofdomesticandinternationalresearchresultsabouttwokindsofleaddamper,cnel—gydissipationmechanismofleadshearandextrusiondampersisresearchedbasedonfiniteelementnumericalsimulationanalysisandexperimentalstud

8、y,andthenhystereticbehaviorsofthemdeterminedfromvariousparametersa∞alsostudied．Effectsofenergydissipationfromtheapplicationofleadextrusiondamperasanene理ydissipationdeviceisinvertigatedandisagreementwiththeengineeringpractice．Theserelate