阻尼器耗能裝置研究

謝秋林

（廣州大學(xué)-淡江大學(xué)工程結(jié)構(gòu)災(zāi)害與控制聯(lián)合研究中心　廣東廣州　511400）

1　背景及意義

目前研究開發(fā)的阻尼器種類很多，歸納起來主要分成兩類，一類是滯回裝置，包括金屬屈服阻尼器和摩擦阻尼器[1]，另一類是粘性裝置，包括粘彈性阻尼器和粘滯阻尼器。前一類阻尼器耗能依賴于阻尼器自身的相對位移，粘滯阻尼器耗能依賴于阻尼器自身的相對速度，而粘彈性阻尼器耗能則既依賴于阻尼器自身的相對位移，也依賴于阻尼器自身的相對速度。

2　滯回裝置型阻尼器

王爽等[2]采用有限元軟件ABAQUS對開橢圓形孔、菱形孔和條形孔這3種新型開孔H型鋼阻尼器的耗能性能進(jìn)行數(shù)值分析，研究了開孔形狀、肢寬與肢高等參數(shù)對新型耗能器耗能性能的影響。分析結(jié)果表明：新型H型鋼耗能器具有飽滿的滯回曲線，屈服位移較小、耗能性能穩(wěn)定，耗能器的屈服位移、初始剛度和等效阻尼比隨各肢鋼板寬度增大（或高度減?。┒龃螅辉陂_孔率相近或者肢寬相同的情況下，菱形孔H型鋼耗能器的等效阻尼比要比條形孔和橢圓形孔的大，且應(yīng)力分布更加均勻。

徐增武等[3]文作者針對傳統(tǒng)栓焊混合連接節(jié)點存在的問題提出了一種新型的適用于梁柱強(qiáng)軸方向連接的帶U形阻尼器的梁柱節(jié)點，這種節(jié)點在梁的下翼緣及腹板處通過U形阻尼器連接，是種半剛性節(jié)點，具有較大的變形能力及良好的耗能性能，且在荷載作用下節(jié)點的破壞主要集中在阻尼器上，修復(fù)節(jié)點時只需更換阻尼器便可達(dá)到修復(fù)節(jié)點的目的。

3　粘性裝置型阻尼器

徐昕等[4]研制出一種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型扇形鉛粘彈性阻尼器（SLVD），利用有限元軟件進(jìn)行構(gòu)造參數(shù)模擬分析優(yōu)化，分別設(shè)計不同的鉛芯個數(shù)（n）、鉛芯直徑（φ）、鉛芯布置形式、橡膠剪切模量（G）、薄鋼板與橡膠層厚度比（μ）及加載應(yīng)變幅值（γ）等影響其耗能性能的構(gòu)造參數(shù)，來確定這些構(gòu)造因素與阻尼器耗能特性、工作性能、構(gòu)造的應(yīng)力分布狀況的關(guān)系，并通過分析結(jié)果提取的骨架曲線確定了其力學(xué)模型。

周云等[5]對高阻尼橡膠阻尼器的性能方面進(jìn)行了試驗研究，分別研究了變形相關(guān)性、頻率相關(guān)性以及疲勞性能循環(huán)加載試驗，得出了在不同工況下高阻尼橡膠阻尼器的存儲剪切模量、損耗剪切模量、最大阻尼力以及等效黏滯阻尼比等力學(xué)性能的變化規(guī)律，指出高阻尼橡膠阻尼器力學(xué)性能與剪切變形和加載頻率具有一定的相關(guān)性，剪切變形越大，阻尼力越大，存儲剪切模量、損耗剪切模量以及等效黏滯阻尼比有所降低；加載頻率越大，滯回曲線越飽滿，存儲剪切模量變化較小，損耗剪切模量、最大阻尼力以及等效黏滯阻尼比有所增加。

4　結(jié)論

阻尼器的研究主要是在阻尼器的構(gòu)造、耗能效果、性能特點、工程應(yīng)用實例等幾個方面：①阻尼器的構(gòu)造方面主要研究的是：分析阻尼器的耗能機(jī)理，推到出阻尼器的恢復(fù)力模型，通過對比不同的阻尼材料、不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)來優(yōu)化阻尼器的力學(xué)性能，達(dá)到阻尼器的一個理想的耗能狀態(tài)。②阻尼器的耗能效果采用有限元建模方法，通過施加不同的位移荷載方式下得到的不同的F-D之間的滯回曲線，通過分析滯回曲線形狀、滯回面積確定阻尼器的耗能效果，另外通過施加周期循環(huán)荷載得到的滯回曲線可得到阻尼器的耗能的骨架曲線反映了構(gòu)件受力與變形的各個不同階段及特性（強(qiáng)度、剛度、延性、耗能及抗倒塌能力等。③阻尼器的工程應(yīng)用實例包括數(shù)值模擬和現(xiàn)實工程應(yīng)用，前者占大部分，依據(jù)該阻尼器在結(jié)構(gòu)中布置的原則，采用數(shù)值仿真的研究方法對裝有新型扇形鉛粘彈性阻尼器減震結(jié)構(gòu)和普通結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震荷載作用下的響應(yīng)分析，研究其在不同地震動作用下的反應(yīng)和減震效果，以考察新型扇形鉛粘彈性阻尼器對結(jié)構(gòu)震動控制的實際效果及其在結(jié)構(gòu)中的耗能性能。