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不同Ni Ti含量的SMA复合支座及结构隔震效果研究

作　者: 张佳慧
导　师: 刘海卿
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 结构工程
关键词: 形状记忆合金(SMA) 超弹性（SE）结构隔震 SMA复合支座耗能隔震效果
分类号: TU352.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

在建筑结构隔震领域中，应用最为广泛的隔震元件是叠层橡胶支座和铅芯橡胶支座。普通叠层橡胶支座中橡胶本身耗能不足，易造成支座失稳，铅芯橡胶支座铅芯变形后无法更好恢复原状，自恢复能力差。而利用形状记忆合金（SMA）的超弹性特性，在普通叠层橡胶支座四周布置形状记忆合金（SMA）绞线，作为叠层橡胶支座恢复力的补充，可以使支座更好地恢复到原位并保持结构的稳定。本文总结了形状记忆合金（SMA）和叠层橡胶支座隔震技术在结构被动控制中的应用现状。针对NiTi合金中Ni和Ti含量不同其性能相差较大的特性，进行了不同Ni、 Ti配比的形状记忆合金（SMA）丝的超弹性及其耗能的试验，找到能提供更优的超弹性及耗能的形状以及合金（SMA）丝，将其应用到SMA复合支座，并对基于SMA复合支座的框架结构隔震体系进行地震反应分析，通过数值模拟分析验证了该支座的隔震效果，为工程设计提供了科学依据。本文主要研究工作和创新成果如下：（1）进行不同Ni、Ti含量的形状记忆合金（SMA）材料的超弹性性能试验；通过实验找到超弹性更优的形状记忆合金（SMA）的Ni、Ti配比。（2）改进了已有的SMA复合支座，分析了该复合支座的工作原理、建立了复合支座的力学分析模型，进行了基于SMA复合支座的结构动力反应分析，分析改进后的复合支座的隔震性能。（3）进行了基于SMA复合支座的框架隔震结构数值模拟分析。通过对三种不同支承条件的六层钢框架结构地震激励下的数值模拟对比分析，验证了本文设计的SMA复合支座对框架结构具有很好的隔震效果。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
1. 绪论  11-18
  1.1 研究目的与意义  11-12
  1.2 隔震技术的研究现状  12-14
  1.3 形状记忆合金（SMA）在结构控制中的应用  14-15
  1.4 基于 SMA 隔震装置的结构隔震研究  15-17
  1.5 本文主要研究内容  17-18
2. 不同 Ni Ti 含量形状记忆合金超弹性性能试验  18-39
  2.1 SMA 的基本特性  18-21
    2.1.1 形状记忆效应  18-20
    2.1.2 超弹性效应  20-21
    2.1.3 阻尼特性  21
  2.2 SMA 材料的本构模型  21-22
  2.3 不同组分 SMA 的超弹性性能试验  22-38
    2.3.1 试验目的  22-23
    2.3.2 试件制作  23
    2.3.3 试验方案  23-26
    2.3.4 试验结果分析  26-36
    2.3.5 理论值与试验结果的拟合  36-38
  2.4 本章小结  38-39
3. 应用 SMA 复合支座的结构隔震理论与分析  39-60
  3.1 SMA 复合支座的构造设计  39-41
  3.2 SMA 复合支座的力学模型分析  41-48
  3.3 SMA 绞线—叠层橡胶复合支座动力模型分析  48-50
  3.4 应用 SMA 复合支座的结构动力反应分析  50-55
    3.4.1 隔震结构加速度反应分析  50-53
    3.4.2 隔震结构位移反应分析  53-55
  3.5 SMA 复合支座的隔震性能分析  55-59
  3.6 小结  59-60
4. 应用 SMA 复合支座多层钢框架减震体系地震响应分析  60-73
  4.1 结构方案和有限元模型  60-64
    4.1.1 结构方案  60-61
    4.1.2 有限元模型  61-64
  4.2 结构的模态分析  64-68
  4.3 结构时程分析  68-72
  4.4 本章小结  72-73
5. 结论与展望  73-75
  5.1 主要结论  73
  5.2 研究展望  73-75
参考文献  75-80
作者简历  80-81
学位论文数据集  81-82

不同Ni Ti含量的SMA复合支座及结构隔震效果研究

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