新型STRF阻尼器耗能减震机理分析及模型化研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:strongit_likai
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本研究课题依托于国家科技支撑计划项目,主要针对一种新型钢管橡胶摩擦阻尼器(Steel-Tube Rubber Friction Damper简称STRF阻尼器)进行研究分析。课题组对STRF-1型阻尼器研究中发现:阻尼器在单向受推拉时的摩擦力出现不对称性,且摩擦橡胶块在外套筒内出现翻转等问题。为了解决这一问题,本文基于阻尼器的耗能机理研发了一种新型钢管橡胶摩擦阻尼器(STRF-2型阻尼器),从构造形式上解决STRF-1型阻尼器推拉不对称等问题。从构造形式、橡胶材料及碟形弹簧刚度对钢管橡胶摩擦阻尼器的影响着手,开展了相关的理论研究、试验研究、有限元分析及实际工程案例分析,该研究对丰富和完善钢管摩擦阻尼器的减震耗能理论及实际工程具有重要意义。本文开展了以下主要工作:(1)对STRF-2型阻尼器的构造、耗能机理、理论基础进行了研究介绍,并提出了几种可能影响阻尼器性能的因素。通过对比分析STRF-1型阻尼器与STRF-2型阻尼器的摩擦橡胶块摩擦力受力情况,可以从理论上得到STRF-2型阻尼器的耗能优势。(2)针对不同耗能机理、橡胶材料、碟形弹簧刚度的STRF-2型阻尼器,设计提出了采用两种橡胶材料、两种不同刚度碟形弹簧和三种组合装配方式的试验方案,进行了相应试件制作与试验工作,并展开了三组阻尼器在不同加载制度、加载速率和加载位移幅值工况下的低周反复加载试验。根据试验结果分析发现,在试验中阻尼器的滞回曲线出现对称性,阻尼器的耗能性能受橡胶材料、外套筒外壁温度、摩擦橡胶块磨损量及碟形弹簧的刚度影响。(3)采用有限元软件对STRF-1型阻尼器与STRF-2型阻尼器试验试件建立实体模型,并在相应试验荷载工况下进行数值模拟分析;且在STRF-2型阻尼器的模型上改变碟形弹簧刚度进行模拟分析。结果表明,STRF-2型阻尼器比STRF-1型阻尼器耗能性能更强,在单向受推或受拉时的摩擦力基本相等;数值分析结果与试验结果相吻合;碟形弹簧刚度对阻尼器的耗能性能有较大影响。(4)运用有限元软件对某六层钢筋混凝土框架原结构与安置STRF-2型阻尼器的减震结构进行模拟分析,在多遇地震和罕遇地震作用下对两种结构的层间位移角、层间剪力及顶点位移进行对比分析,结果表明,安置STRF-2型阻尼器的减震结构模型抗震性能明显更好,阻尼器能发挥良好的耗能能力,能为主体结构提供良好的安全保障。
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