编织式金属阻尼器的减震性能研究及应用

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1、编织式金属阻尼器的减震性能研究及应用重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：王维指导教师：贾传果讲师专业：土木工程学科门类：工学重庆大学土木工程学院二O一五年五月ResearchofVibration-mitigationPerformanceandApplicationonaWovenMetalDamperAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofCivilEngineerin

2、gByWangWeiSupervisedbyLec.JiaChuanguoSpecialty:CivilEngineeringCollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015中文摘要摘要消能减震技术是通过在建筑结构的适当位置设置消能器（阻尼器）来增加结构的等效阻尼，从而减小结构在地震作用和风荷载作用下的响应。目前常用的阻尼器主要有金属阻尼器、摩擦阻尼器和粘滞阻尼器等。其中，金属阻尼器因具有制作方便、造价低廉和易于更换等优点被广泛使用。然

3、而，目前开发的金属阻尼器普遍存在疲劳性能差、易屈曲和屈服点集中等缺点。为改善金属阻尼器这些缺点，本文提出了一种新型编织式金属阻尼器，即将低强度钢条和高强度钢杆交叉编织成一个整体。采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法对该阻尼器的减震性能开展了系统的研究。主要研究内容和结论如下：①利用ANSYS软件对低强度钢条的弯曲成型及其相对于高强度钢杆的往复运动过程进行了数值模拟，优化了其设计参数，得到了荷载-位移滞回曲线，并对钢条和高强度圆钢杆之间的非线性接触问题进行了初步探讨。②对新型编织式金属阻尼器构件进行了拟静力试验，得到了其

4、荷载-位移滞回曲线，论证了本阻尼器具有良好的疲劳性能。③对采用一层低强度钢条和一层高强度弹簧钢条叠合形式的阻尼器进行了拟静力试验。对比发现，采用叠层钢条有效提高了阻尼器的出力和耗能性能。④通过参数优化，对采用梭形截面钢杆的阻尼器进行了数值模拟。对比发现，采用梭形钢杆得到的滞回曲线更为饱满，最大出力也显著提高。⑤利用消除冗余参数法对Bouc-Wen模型进行了参数识别，并对试验和数值模拟数据分别进行拟合，得到了本阻尼器的恢复力模型。⑥运用有限元分析软件SAP2000对10层平面规则框架进行了整体弹塑性时程分析。结果表明，安装阻尼器

5、后，结构的层间位移等参数大幅减小。本文的分析方法对于研究同类问题如大变形和接触问题等有一定的参考意义，研究成果具有一定的工程实用价值。关键词：编织式金属阻尼器，拟静力试验，Bouc-Wen模型，接触分析I英文摘要ABSTRACTPassiveenergydissipationtechniqueshavebeenrapidlyusedinthepastdecades.Thosetechniquesreducestructuralresponsessubjectedtowindandearthquakethroughinstall

6、ingdissipationdevices(dampers)inbuildings.Theyaremainlyclassifiedintothefollowinggroups:metaldampers,frictiondampersandviscousdampers.Amongthem,metaldampersarewidelystudiedandappliedfortheireaseoffabricationandreplacement.However,someproblemsofpoorfatigueperformance

7、andeaseofbucklingconstraintheirdevelopmentsinthesametime.Withthispromise,anovelwovenmetaldamperispresentedinthepaper.Severallow-strengthsteelribbonsandhigh-strengthsteelrodsarecrosswoventogether,resultingintoadissipationdevice.Itsdissipationisderivedfromthebendingde

8、formationofthelow-strengthsteelribbons.Itsdissipationperformancesarestudiedthroughtheoreticalanalysis,numericalsimulationsandexperiments.M