探究一种新型sma阻尼器的研究及在体育场挑蓬结构中的应用

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1、北京工业大学硕士学位论文一种新型SMA阻尼器的研究及在体育场挑蓬结构中的应用姓名：董军辉申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：薛素铎2003.5.1摘要篡!璺!!!!皇!皇皇曼!皇!!!!!霉曼曾皇暑罡鼻!曼曼篁皇篁曼!!!!搴!墨!!本文主要设计和研究了一种新型形状记忆合金(sMA)阻尼器，并就其在体育场挑蓬结构振动控制中的应用进行了初步探讨。首先，对结构振动控制在大跨空间结构中的应用和记忆合金在结构振动控制中的应用进行了总结。然后对一种NiTi奥氏体超弹性记忆合金丝进行了材料性能试验，考察了这种记忆合金丝的超弹性耗能能力

2、，同时分析了应变幅值，加载频率，循环次数以及工作温度对其工作性能的影响。在此基础上，本文设计了一种新型形状记忆合金被动耗能阻尼器，建立了阻尼器的理论模型，通过试验研究了阻尼器的工作性能，分析了位移幅值，加载频率，工作温度和记忆合金丝预应变对阻尼器的等效刚度，单位循环的耗能和等效阻尼比的影响，并与理论分析结果进行了对比，验证了理论模型的正确性。基于形状记忆合金材料的形状记忆效应，本文还对设计的阻尼器加以改进，分别从半主动控制和主动控制两个角度提出了一种智能型SMA阻尼器的概念设计。最后，将本文设计的SMA阻尼器应用于体育场挑蓬结构

3、，探讨了其在大跨空间结构中的减振控制理论与方法，对其控制效果进行了分析。结果表明，本文所设计的SMA阻尼器可有效减小结构的地震响应。关键词形状记忆合金；阻尼器；性能试验；大跨空间结构；振动控制北京工业大学工学硕士学位论文ABSTRACTThisthesispresentsadesignandstudyofanewtypeofShapeMemoryA110y(SMA)damperanditsapplicationf．orvibrationcontrolofroofsofstadiums．First，thestate．of．the—

4、artresearchesofvibrationcontroltectlll0109ieson10ng—spanspatialstructurt：sandtheoverviewofSMAapplicationsinstmcturalvibrationcontrolaresummarized．Then，perfomancetestsaremadeonakindofausteniticsupereljlSticNiTishapememorya110y、vire．Theenergydissipationc印abilityofthewi

5、reandtheinfluenceofstrainamplitude，Ioadingfrequency，asweUasnumberofcycles，onworkingperfbmlanceoftheSMAwireareinvestigated．Basedontlletest，anewtyDeofSMAdanlperisclesi2nedanditstheoreticalmodelissetup．Then，adetailedexperimentaliⅡvestigationiscarriedoutinordertogetafull

6、understandingofworkin2performanceofthedampeLfromwhichtheeffectsofs订ainlevel，temperature，asweUasfrequencya11dpre—strainofSMAwiresaretakenintoaccountThethe()reticalmodelisvermedby也eexperiments．Basedonthedesi譬nofpassiveSMAdampe‘aconceptdesignonsmar亡SMAd踟pers(bothactivea

7、ndsemi-active)isfUrtherputfonvardbyutilizingmeshapememoryeflbctofmartensiteSMAwires．Finally，Ⅵbrationcontr01tlleoryaIldmethodsarestudiedbyapplyingSMAdamperstoroofsofstadiums，andthecontroIeft色ctivenessareanalvzed．ItisshownthatthenewtypeofSMAdamperdeVelopedinthisthesisi

8、sVeryea’ectivetomitigateearthquakeresponsesofstnlcnlres．KEYWORDsshapememoryalloy(SMA)；d锄peEperfonnancetest；long—spanspatialsnⅥctllr