基于多孔介质粘滞阻尼器设计与试验的研究

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1、国内图书分类号：TU352.1学校代码：10213国际图书分类号：624.074密级：公开工学硕士学位论文基于多孔介质的粘滞阻尼器设计与试验研究硕士研究生：王富源导师：关新春教授申请学位：工学硕士学科：工程力学所在单位：土木工程学院答辩日期：2012年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:U.D.C:DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringDESIGNANDEXPERIMENTALRESEARCHOFVISCOUSDAMPERBASEDONPOROUSMEDIACandidate：FuyuanWan

2、gSupervisor：Prof.XinchunGuanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：EngineeringMechanicsAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefense：July,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要粘滞阻尼器是一种耗能性能优良，无静态刚度，外形美观的速度相关型耗能减振装置，被世界各地广泛应用于多高层建筑、大

3、跨度结构、桥梁结构和重要建筑物的抗震。传统直通孔粘滞阻尼器的耗能构件以直通孔为主，其速度指数可调性与可设计性较差，因此其速度指数难以实现设计时所提出的目标。本文在理论分析的基础上，设计了一种基于多孔介质的粘滞阻尼器并通过大量试验研究了阻尼器的性能特征和理论的合理性。主要研究内容如下：(1)依据多孔介质流体动力学的平均水力半径模型和孔喉模型，推导了基于多孔介质粘滞阻尼器的阻尼力模型，并理论分析了多孔介质阻尼器力学性能不同于与直通孔阻尼器的原因。(2)通过改变多孔介质粘滞阻尼器的阻尼介质和填装颗粒直径等参数，对两个多孔介质粘滞阻尼器进行了7个试验条件下130多个工况的性能试验。

4、验证了多孔介质粘滞阻尼器的阻尼力模型，并得到了阻尼器流动指数和粘滞系数指数随阻尼器结构参数、阻尼介质和加载速度变化而变化的趋势。(3)结合多孔介质粘滞阻尼力模型和试验分析得出的结论，简明地阐述了多孔介质粘滞阻尼器的设计方法。关键词：粘滞阻尼器；多孔介质；孔喉模型；流动指数；速度指数。-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractViscousdamperisakindofspeeddependentseismicenergyabsorber,withgoodabsorbingabilityandnostaticstiffness,whichhavebeenwidely

5、usedinanti-seismiccivilengineeringsuchashigh-risebuildings,large-spanstructures,bridgestructuresandimportantbuildingsfordissipatingseismicenergy.Butmainkindofenergydissipationstructureoftraditionalviscousdampersarestraightflowchannels,thespeedexponentofdamperisuneasytobedesigned.Inordertoc

6、onvenientlyadjustandcontrollspeedexponent,anewkindofViscousdamperwhichbasedonporousmediahasbeenproposedinthispaper.Alargenumberofexperimenthasbeenresearchedtostudyperformancecharacteristicsofdamperbasedonporousmediaandtherationalityofthedampingforcemodel.Themaincontentsofthispaperareasfoll

7、ows:(1)Basedonaveragehydraulicradiusmodelandcontracting-expandingchannelmodeloffluiddynamicsinporousmedia,thedampingforcemodelofdamperbasedonporouswasmodified.Analyzeddifferentperformancesbetweenporous-mediadamperandstraight-capillarydamper.(2)Bychangingkineti