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粘滞阻尼器速度指数及其工程应用研究

作　者: 王维凝
导　师: 闫维明
学　校: 北京工业大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 粘滞阻尼器 弹塑性分析 层流 紊流 非牛顿流体
分类号: TU352.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 246次
引　用: 3次
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内容摘要


粘滞阻尼器凭借其构造简单和不对结构产生附加刚度的优势应用在建筑领域已经有50多年的历史。本文在总结了近些年来国内外关于粘滞阻尼器的研究和应用现状的基础上,对其性能和耗能机理进行了理论分析和试验研究,主要工作包括以下几个方面:1.通过流体的流态分析,研究了流体的层流和紊流模型对粘滞阻尼器的耗能和阻尼力的影响,并得出了粘滞阻尼器的线性模型和计算公式;2.设计和制造了一款孔隙式粘滞阻尼器,对两种不同阻尼介质粘滞阻尼器速度和阻尼力的关系进行了试验研究。同时,采用流体有限元CFD软件Fluent进行了数值模拟分析,并将数值模拟结果与试验结果进行了对比分析。结果表明,阻尼孔中的层流模型是得到线性的速度和阻尼力关系的重要因素,速度指数从一次过渡到二次的过程就是粘滞介质流态从层流模型过渡到紊流模型的过程;3.借助于流体力学的基本理论,研究了粘滞阻尼器的速度指数。结果表明,牛顿流体力学基本公式能得到的速度指数最低为1。如果不改变阻尼孔的形式,采用非牛顿流体作为阻尼介质,提高流体流速得到高速的层流模型是一种得到速度指数小于1粘滞阻尼器的方法。此外通过改变阻尼孔的形式来得到速度指数小于1的粘滞阻尼器;4.依托实际工程项目,利用Etabs和Perform-3d等有限元设计和分析软件建立模型,模拟了结构设置粘滞阻尼器前后的地震反应(其中,弹性阶段采用Etabs软件模拟,弹塑性阶段主要采用以纤维束单元为基础的Perform-3d模拟),并通过比较设置阻尼器前后结构的层间位移角和结构构件的塑性变形,对结构的抗震性能进行了综合评价。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第1章 绪论  8-16
  1.1 减震技术简介  8-9
  1.2 粘滞阻尼器的理论计算的研究现状  9
  1.3 粘滞阻尼器的应用现状  9-11
  1.4 Lock-up的研究现状  11-14
  1.5 研究中存在的问题  14
  1.6 本文研究内容  14-16
第2章 速度指数大于1 的粘滞阻尼器理论分析  16-24
  2.1 前言  16
  2.2 流道中能量损失的种类  16-18
  2.3 阻尼孔中流体流态为紊流时的理论推导  18-20
  2.4 阻尼孔中流体流态为层流时的理论推导  20-22
  2.5 小结  22-24
第3章 速度指数大于1 的粘滞阻尼器的试验研究和数值模拟  24-36
  3.1 前言  24
  3.2 试验试件制作  24-26
  3.3 试验结果  26-34
    3.3.1 紊流模型下阻尼器的试验结果  26-29
    3.3.2 紊流模型下阻尼器的试验结果验证  29-30
    3.3.3 层流模型下阻尼器的试验结果  30-33
    3.3.4 层流模型下阻尼器的试验结果验证  33-34
  3.4 小结  34-36
第4章 LUD与速度指数小于1 的粘滞阻尼器  36-42
  4.1 前言  36
  4.2 LUD介绍  36-37
  4.3 速度指数小于1 的粘滞阻尼器  37-42
    4.3.1 前言  37-38
    4.3.2 非线性速度指数（  38-42
第5章 耗能减震控制工程实例  42-68
  5.1 工程概况  42-45
    5.1.1 减震设计依据  43
    5.1.2 减震设计目标  43-44
    5.1.3 减震设计方法和步骤  44
    5.1.4 消能阻尼器选择  44-45
    5.1.5 阻尼器支撑体系  45
  5.2 工程模型建立  45-48
    5.2.1 阻尼器布置与优化  46-48
  5.3 小震分析结果  48-58
    5.3.1 阻尼器采用支撑式分析结果  50-52
    5.3.2 阻尼器采用附加墙式分析结果  52-57
    5.3.3 结构薄弱层位置估计  57-58
  5.4 大震下弹塑性验算  58-67
    5.4.1 Midas中的Push-over分析  58-60
    5.4.2 Perform-3d的动力非线性时程分析  60-66
    5.4.3 PKPM中EPDA动力弹塑性核算  66-67
  5.5 结论  67-68
结论与展望  68-69
参考文献  69-73
读硕士学位期间取得的研究成果  73-74
致谢  74

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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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