采用形状记忆合金的斜拉索振动控制试验研究

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1、申请同济大学工学硕士学位论文V785G56采用形状记忆合金的斜拉索振动控制试验研究(高等学校博士学科点专项科研基金项目：20020247019)培养单位：一级学科：二级学科：研究生：指导教师：土木工程学院土木工程桥梁与隧道工程吕晓天孙利民教授二00五年七月摘要瓣拽辑由于经济美戏在世界各拖，“泛建造。转尧载擅耩主要承募秘箨的籍拉索，出予箕质量轻、柔度大、阻尼低．极易在外界激励下产生各种畿型的振动。形状记忆合金是一种新型的功能材斟，具有形状记忆效应、变弹性模餐特性和超弹性的特性。妇予形状记忆台愈的这些显著特性，SMA在结

2、梅摆动控制的应耀研究中正受到藏寒越多静关注。SMA在高温奥氏体状态的弹性摸墩与低温马氏体状杰相比有很大幅度的提高，本文利用SMA的这种变弹性模最的特性，提出了将它与拉索轴向连接进行拉索振动控制的方法，并进行了探索性的试验研究。奉文蓠先瑟理戆接露l策略下的拉索振动控裁骰了理论分析，表鞠其霄程好的减羰效聚，并针对爨际情况提出了通过周期切换SMA状态给拉索不断施加扰动的方式进行制振的实际控制策略。然聪对用于试验的SMA进行了性能试验，着重针对了以下凡个穗题；(1)探讨了SMA鞠交滋纛煮在矫痘力终掰下鹃的交耗；试验表蹬在应力

3、越过一定蓬后，嶷氏箨裰交开始帮结束温鹰点即4、Ar有摄蒋提高。(2)研究了在不同状态下SMA的弹性模量变化。试骏表明奥氏体弹性模量约是马氏体弹性模量的两倍。(3)讨埝了SMA在不同相态的阻尼耗熊性能的优劣。最麓，在试验室耋张经了1】。7米长鹃模型拉索，翻用承冷一承熟方式对SMA琏进行鞠热冷却。试验采用了q『)3mm和中lmm两种不同直径的SMA丝。在初始索力下，q『)3mm丝处于弹性状态，而olmm丝处于大应炎状态。试验采_}}l察际控制策略，对分别连接这两种丝的拉索在不同控制周期下酶一阶自出振动做了研究。试验结果表

4、明：(1)SMA在舆爱落软态每强氏俸鼗态臻换孵，拉素素力蒋肖锈显妁变化。连接击3rnmSMA的拉索索力变化大小与理论值吻合很好，而连接o1nFflll的索力变化与之相变却要小的多。(2)对连接书3mmSMA丝的拽索，控制效果随羞控囊4餍期的减小丽提高，啦总静来讲，与来拧翻请撬耀眈，控毫《效莱=箨不疆曼。(3)水冷一水热方式对SMA加热冷却的速艘令人满意。论文最后总结了本文的工作，并列尉续研究作了展翅。【关键溺】形状记，}￡会金(s醚A)，斜拉索半主动控制，试验醋究AbstractEconomicadvantagesa

5、ndspectacularaestheticqualitiesmakecable—stayedbridgesconstructedworldwideAsthemostimportantelementsofstayedbridges，staycablesareverysensitivetovibrations，fortheirsmallmass，lowdampingandslenderness．ShapeMemoryAlloys(SMA)isakindoffunctionalmaterialwithspecialcha

6、racteristicssuchasshapememoryeffect，variablestiffnessandpseudoelasticiry．Duetothesecharacteristics，SMAhasbecomeoneofthemostimportantmaterialsinstructurecontrolSMAisinAusteniteathi【ghtemperatureandinMartensJteatlowtemperature．AusteniticYoung’smoud

7、usofSMAismuchl

8、argcrthanManensifieone．Inthispaper,exploratoryresearchiscarriedonthecablevibrationcontrolutilizingthevariablestiffnessofSMA，whichisconnectedwitIlcabledirectly．Fkst,theoreticalanalysisismadeontheidealcontrolstrategy,andtheanalysisshowsagoodeffectiveness，Anotherc

9、ontrolstrategyforpracticeisputforward，whichgivesthevibratingcablesomeperturbationperiodicallybychangingtempemturaofSMAperiodically^Then，experimentalinvestigationisappliedons