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一种新型SMA阻尼器的试验和数值模拟研究
  • ISSN号:1004-4523
  • 期刊名称:《振动工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TU352.1[建筑科学—结构工程] TG139.6[金属学及工艺—合金;一般工业技术—材料科学与工程;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]大连理工大学海岸和近海工程国家重点试验室,辽宁大连116024, [2]美国休斯敦大学机械工程系,美国休斯敦77204
  • 相关基金:国家杰出青年科学基金(50025823)、高等学校学科创新引智计划(B08014)、教育部创新团队(IRT0518)和国家“十一五”科技支撑计划重大项目(2006BAJ03A03)和重点项目(2006BAJ06803)资助
中文摘要:

利用超弹性SMA丝的耗能能力和自复位能力,提出了一种新型的SMA阻尼器,试验研究了该阻尼器在循环荷载作用下不同位移幅值、不同加载频率和不同初始位移条件下的力学性能,并通过建立的理论模型对阻尼器的力学性能进行了数值模拟。研究结果表明:该新型SMA阻尼器在循环荷载作用下形成稳定的滞回曲线,具有良好的耗能能力和自复位能力;阻尼器的性能可通过调节超弹性SMA丝的初始应变而改变,以满足工程的需要;动力荷载(0.5~2Hz)频率对阻尼器的耗能能力和等效阻尼比影响不大,而恢复力和割线刚度随频率增加而略微增大;数值模拟结果和试验结果吻合较好,建立的理论模型可以对SMA阻尼器进行理论分析。

英文摘要:

Shape memory alloy (SMAs) are a kind of new smart material, possessing unique behaviors, such as shape memory effect, superelasticity and high damping characteristic. These properties enable SMAs to be ideal candidate for the design of the energy dissipation system in civil engineering. In this paper, a new type of SMA damper was proposed by utilizing the energy dissipating and reeentring features of superelastic SMA. Cyclic tests on the damper model were carried out in order to investigate the mechanical behaviors as a function of pre-displacement, displacement amplitude and loading frequency. The numerical simulation for the mechanical behavior of the damper was performed by means of the developed constitutive model of SMA. The research results show that the innovative SMA damper has both the energy dissipating and reeentring features with the hysteretic loop under cyclic loading-unloading. The hysteretic behaviors of the damper can be modified to best fit the needs for passive structural control applications by adjusting the pre-tension of the Nitinol wires and are not sensitive to frequencies greater than 0. 5Ha. The numerical results with the developed constitutive model agree well with the experimental data, which verifies that the model can be used to simulate the behavior of the damper.

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期刊信息
  • 《振动工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国振动工程学会
  • 主编:刘人怀
  • 地址:南京市御道街29号
  • 邮编:210016
  • 邮箱:zdxb@nuaa.edu.cn
  • 电话:025-84895885
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-4523
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1349/TB
  • 邮发代号:28-249
  • 获奖情况:
  • 1995年江苏省首届期刊质评一级期刊,1997年获中国科协优秀期刊,1999年获国家自然科学基金委经费资助
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:12831