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《粘弹性阻尼材料的分数导数模型的对比分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第34卷第3期西安建筑科技大学学报(自然科学版)Vol.34No.32002年9月J1Xi’anUniv.ofArch.&Tech.(NaturalScienceEdition)Sep.2002粘弹性阻尼材料的分数导数模型的对比分析12胡卫兵,何建(1.西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055;2.浙江绍兴市越城区政府,浙江绍兴312000)摘要:本文对于组成粘弹性阻尼器的粘弹性阻尼材料的力学性能计算,在粘弹性分数导数模型的基础上,分别采用三种不同的剪应变假设对粘弹性阻尼器的有限元计算公式进行了
2、推导,从而得到的三种不同的粘弹性阻尼器的力学模型.并对单自由度质点系统在El-Centro地震波的作用下,计算了系统及受粘弹性阻尼器控制的加速度、速度和位移响应,且对粘弹性阻尼器采用的三种不同的计算模型,进行了对比计算,为具体应用提供了选择方案.关键词:粘弹性阻尼器;振动控制;有限单元法X中图分类号:TU31文献标识码:A文章编号:100627930(2002)0320222206Thefractionalderivativemodelsofvisocelasticmaterials12HUWei2bin
3、g,HEJian(1.SchoolofCivilEngineering,Xi'anUniv.ofArch.&Tech.,Xi'an710055,China;2.People'sGovernmentofYuechengArer,Shaoxing,Shaoxing312000,China)Abstract:Inthispaper,asystematicstudyontheseismicresponseofasingledegreeoffreedomsystemcontrolledbyviscoelasticd
4、ampers(VED)intime-domainisperformed.ResearchesonVEDareintroducedsystematicallyineludingthebehaviorofviscoelasticmaterials,theconstructionandmechanismofVED.BasedonthecurrentdevelopmentofVEDinstructuralcontrolanditsfractionalderivativemodel,thefiniteelement
5、formulaofVEDissetupbyusingthreedifferentassumptionsoftheshearstrain.ThefiniteelementmodelofVEDispresentedaftertheapplicationinasingledegreeoffreedomsystem.Keywords:viscoelasticdamper;structurecontrol;finiteelementmethod采用粘弹性材料(ViscoelasticMaterial,简称VEM)制
6、成的粘弹性阻尼器(ViscoelasticDamper,简称VED)是一种典型的被动控制装置,它是通过增加结构的阻尼、耗散结构的振动能量来达到减小结构响应的目的.由于其装置简单、材料经济,在实际结构控制中具有广泛的应用前景.为了精确地描述粘弹性阻尼器的应力与应变的关系,许多研究人员提出了各式各样的计算模型,主要有以下五种:复刚度模型、微段模型、Kelvin模型、Maxwell模型、分数导数模型.上述五种模型中,复刚度模型适用于小应变情况,简单适用,应用广泛;微段模型考虑了温度的影响,比较精确,但计算复杂;
7、Kelvin模型适用于较大的粘弹性材料;而Maxwell模型适用于较小的粘弹性材料;分数导数模型考虑了温度、频率和应变幅值对粘弹性阻尼器性能的影响,它是所有模型中最为精确的.本文对于在粘弹性分数导数模型分别采用三种不同的剪应变假设对粘弹性阻尼器的有限元计算公式进行了推导,从而得到的三种不同的粘弹性阻尼器的力学模型.并对单自由度质点系统在El-Cen2X收稿日期:2002204228作者简介:胡卫兵(19662),男,湖北通城人,副教授,博士.从事智能结构和高层建筑抗风设计研究.第3期胡卫兵等:粘弹性阻尼材
8、料的分数导数模型的对比分析223tro地震波的作用下,计算了单自由度质点系统及受粘弹性阻尼器控制的单自由度质点系统的加速度、速度和位移响应,且对粘弹性阻尼器采用了三种不同的计算模型,进行了对比计算.1粘弹性阻尼材料的分数导数模型的对比分析R.L.Bagley针对粘弹性体提出了分数导数模型,粘弹性体的应力-应变关系的分数导数模型[2]A为:S(t)=G0C(t)+G1D[C(t)](1)式中:S(t)是剪应力,C(t)是剪应变;
