金属橡胶阻尼器滞回性能及其耗能减振结构模型试验研究

本文利用金属橡胶材料良好的阻尼特性,研制了板式金属橡胶剪切摩擦阻尼器样件,试图将金属橡胶材料应用于土木工程结构振动控制领域。通过阻尼器动态性能试验研究了各种因素对阻尼器迟滞特性的影响,并且根据试验分析结果提出了阻尼器的修正动态滞回模型。利用修正动态滞回模型进行了阻尼器数值仿真,提出适用于本型号阻尼器恢复力-位移关系工程应用公式。此外,设计了结构振动控制领域通用的Bench Scale振动台试验,验证了金属橡胶阻尼器具备良好的耗能减振效果。 主要研究内容包括以下几个方面: 首先,综述了国内外金属橡胶材料静态力学建模和动态力学建模方法,通过比较各种建模方法特点确定其适用范围。其次,研制了板式金属橡胶剪切摩擦阻尼器,进行了不同工况下阻尼器动态性能试验,确定了外界荷载和金属橡胶材料参数等因素对阻尼器迟滞特性的影响,通过多种工况试验分析结果本文初步提出适用于本型号阻尼器的设计优化参数。 再次,根据阻尼器试验分析结论本文对现有动态力学建模方法进行了修正,利用修正动态力学模型对阻尼器进行了数值仿真,通过阻尼器数值仿真曲线与试验曲线的比较验证了修正动态力学模型的适用性。在大量数值仿真数据的基础上,针对阻尼器最优耗能效果模型提出适用于本型号阻尼器恢复力-位移通用计算公式,并且利用试验数据验证了此公式的正确性。 最后,设计了土木工程振动控制领域通用的Bench Scale振动台试验,考察了安装阻尼器的框架结构模型在正弦激励和地震波激励作用下的结构反应,比较了有控和无控工况下框架结构模型的时程曲线,通过试验结果时域分析验证了金属橡胶阻尼器具备良好的耗能减振效果。