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粘滞阻尼墙及其动力性能的实验研究

作　者: 章征涛
导　师: 刘伟庆；欧谨
学　校: 南京工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 粘滞阻尼墙 动力性能 SIMULINK仿真 弹塑性时程分析 状态空间分析
分类号: TU352.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 167次
引　用: 4次
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内容摘要


粘滞阻尼墙是一种新型减振消能元件。与其它阻尼器相比，粘滞阻尼墙可充分利用墙体所提供的空间，产生足够大的阻尼力；既适合新建工程的减振设计，又能用于现有结构的抗震加固，且安装方便、维护成本低，是目前较为理想的阻尼消能元件。 本文首先探讨了粘滞阻尼墙的耗能原理，并分析了影响其耗能性能的主要因素，认为粘滞阻尼墙的耗能性能与粘滞材料的厚度、内钢板的面积、振动频率、环境温度、粘滞材料自身特性等因素有关，其中粘滞材料的性能是最重要的影响因素。为此，本文着重开展了粘滞阻尼材料的研发，通过材料的红外光谱实验和高级扩展ARES实验等，开发出较为理想的粘滞阻尼材料，完成了粘滞阻尼材料的各种性能实验，并将其运用于粘滞阻尼墙的试验模型中。进行了粘滞阻尼墙的动力性能试验，获得了粘滞阻尼墙在各种条件下的动力性能指标，并得出了阻尼力的计算公式，为今后的工程应用提供了依据。在理论分析方面，将现代控制理论方法引入到设置粘滞阻尼墙结构的减振控制中；并运用Matlab中的动态仿真工具SIMULINK，对设置粘滞阻尼墙框架结构进行动态仿真分析，得到了设置粘滞阻尼墙框架结构在地震作用下的动态反应；文末给出了SIMULINK仿真设计、用户输入界面和计算分析实例。 实验表明，粘滞阻尼墙具有稳定的动力性能和很强的耗能能力；计算分析实例也说明粘滞阻尼墙可以有效地降低结构的振动反应，是一种性能优越、运用前景广泛的消能减振装置。所开发的粘滞阻尼材料，在性能上与国际同类产品相近，可应用于实际工程中。SIMULINK仿真设计和GUI界面设计使得设置粘滞阻尼墙结构的时程分析变得简便、直观，计算效率大为提高。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-16
  1.1 引言  8
  1.2 传统的抗震设计方法  8-9
  1.3 结构控制技术  9-13
    1.3.1 结构控制的概念  10
    1.3.2 结构控制原理  10-11
    1.3.3 结构消能减震技术  11-13
  1.4 粘滞阻尼墙的研究与应用现状  13-15
    1.4.1 粘滞阻尼墙的研究现状  13-14
    1.4.2 粘滞阻尼墙的工程应用  14-15
  1.5 本文的主要研究工作  15-16
第二章 粘滞阻尼材料与粘滞阻尼墙的耗能原理  16-25
  2.1 概述  16
  2.2 粘滞阻尼墙的构造  16-18
    2.2.1 粘滞阻尼墙的组成  16-17
    2.2.2 粘滞阻尼墙的类型  17
    2.2.3 粘滞材料的基本性能  17-18
  2.3 粘滞材料的流体特征  18-20
  2.4 粘滞材料的耗能机理  20-21
  2.5 粘滞阻尼墙的工作原理  21-22
  2.6 粘滞阻尼墙阻尼力的理论计算公式  22-24
    2.6.1 Miyazaki&Arima提出的公式  22-23
    2.6.2 日本OILES公司给出的计算公式  23
    2.6.3 日本ADC公司给出的计算公式  23-24
  2.7 小结  24-25
第三章 粘滞阻尼材料的性能实验  25-39
  3.1 实验目的  25
  3.2 粘滞材料  25
  3.3 材料的红外光谱实验  25-28
    3.3.1 红外光谱实验的基本原理  25-26
    3.3.2 样品的红外光谱图  26-27
    3.3.3 样品的红外定性分析  27-28
    3.3.4 红外光谱实验结论  28
  3.4 材料的耐热性能及耐氧化性能实验  28-30
    3.4.1 实验过程  28-29
    3.4.2 实验过程中观察到的现象  29
    3.4.3 材料的耐热性能及耐氧化性能实验结论  29-30
  3.5 材料的ARES实验  30-37
    3.5.1 高级流变扩展系统  30
    3.5.2 实验原理  30-31
    3.5.3 材料ARES实验过程  31-37
    3.5.4 材料ARES实验结论  37
  3.6 小结  37-39
第四章 粘滞阻尼墙的动力性能试验  39-54
  4.1 试件设计与实验方案  39-44
    4.1.1 试件设计及制作  39-42
    4.1.2 温度控制装置的设计  42-43
    4.1.3 试验装置  43-44
    4.1.4 试验方法  44
  4.2 试验结果  44-46
  4.3 试验结果分析  46-53
    4.3.1 粘滞阻尼墙阻尼力-位移的关系曲线  46-49
    4.3.2 粘滞阻尼墙阻尼力-速度的关系曲线  49-51
    4.3.3 粘滞阻尼墙阻尼力的计算公式  51-53
  4.4 小结  53-54
第五章 粘滞阻尼墙结构的控制理论分析  54-74
  5.1 概述  54
  5.2 设置VDW结构计算模型的建立  54-60
    5.2.1 结构计算模型  54-56
    5.2.2 非线性计算模块  56-58
    5.2.3 设置VDW结构的运动微分方程  58-60
  5.3 状态方程的建立  60-61
    5.3.1 空间状态描述法  60
    5.3.2 VDW结构的系统状态方程  60-61
  5.4 VDW结构的动态仿真设计  61-63
    5.4.1 SIMULINK的简介  61
    5.4.2 SIMULINK的动态仿真程序设计  61-62
    5.4.3 SIMULINK仿真框图及结果显示  62-63
  5.5 可视化用户界面  63-67
  5.6 仿真计算分析实例  67-72
    5.6.1 工程概况  67-68
    5.6.2 结构的计算模型及基本计算参数  68-69
    5.6.3 动态仿真分析及仿真结果  69-72
  5.7 小结  72-74
第六章 结语  74-75
参考文献  75-78
致谢  78

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 特种结构 > 抗震动结构、防灾结构 > 耐震、隔震、防爆结构
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