连接单元–具有非线性速度指数的SUNY BUFFALO 阻尼器
多重滚动碰撞式调谐质量阻尼器及其减振性能研究
第 36 卷第 3 期2023 年6 月振 动 工 程 学 报Journal of Vibration EngineeringVol. 36 No. 3Jun. 2023多重滚动碰撞式调谐质量阻尼器及其减振性能研究李书进1，范沛然1，孔凡2，张远进3，王雷冲4（1.武汉理工大学土木工程与建筑学院，湖北武汉430070； 2.合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥230009； 3.武汉理工大学安全科学与应急管理学院，湖北武汉430070；4.中山市武汉理工大学先进工程技术研究院，广东中山528403）摘要: 在以往滚动碰撞式调谐质量阻尼器（PTRMD）的研究基础上，提出了一种能分散布设在空腔楼板预制腔体内的多重滚动碰撞式调谐质量阻尼装置（MPTRMD）。
该方式隐藏了控制装置，不额外占用建筑的使用空间，不影响结构的布置和使用功能，且布置灵活，可根据优化情况在结构平面和高度方向上按需设置。
同时，该装置将振子质量分散到多个阻尼器，使其在不影响减振性能的情况下做到控制装置小型化，从而对有大附加质量需求的质量阻尼器在技术上提供了可能。
推导了设有该装置的受控系统动力学方程，并对其减振性能进行了研究。
结果表明，所提多重滚动碰撞式调谐质量阻尼装置在不同布置方式下均能有效减小结构的动力响应，具有很强的耗能能力。
对于阻尼器拆分数量的分析表明，将PTRMD的振子拆分后，在开始个数不多时阻尼器的控制效果快速提升，但随着数量进一步增多，达到一定程度后，其提升能力趋缓并出现下降趋势，存有一个最优区间。
关键词: 振动控制；滚动碰撞式调谐质量阻尼器；多重调谐质量阻尼器；减振性能；空腔楼板结构中图分类号: TB535； TU973.3 文献标志码: A 文章编号: 1004-4523（2023）03-0796-08DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2023.03.022引言随着现代工业技术的发展，装配式建筑在中国得到全面推广，空腔楼板因既能减轻构件重量又能体现装配化建造方式，在工程中得到广泛应用［1⁃3］。
光伏跟踪支架阻尼器原理
光伏跟踪支架阻尼器原理English: The principle of a solar tracker damping mechanism is to reduce the vibrations and oscillations that occur in the photovoltaic tracking system. This is achieved by using a system of dampers or shock absorbers that are strategically placed within the tracking mechanism. When the solar panels are subjected to external forces such as wind or environmental disturbances, the dampers work to absorb and dissipate the energy, thereby minimizing the impact of these forces on the tracking system. By doing so, the damping mechanism helps to maintain the stability and accuracy of the solar panels’ orientation towards the sun, ultimately optimizing their energy output. Additionally, the damping mechanism also helps to prolong the lifespan of the tracking system by reducing the wear and tear caused by continuous movements and vibrations.中文翻译: 光伏跟踪支架阻尼器的原理是减少光伏跟踪系统中发生的振动和震荡。
PKPM软件说明书-弹塑性静力动力分&析软件EPDAPUSH破解版
第一章 PUSH&EPDA软件基本功能和运行环境 ................................................ 4
1.1 PUSH&EPDA程序基本功能 .......................................................................... 4 1.2 PUSH&EPDA程序的运行环境 ...................................................................... 5 1.2.1 PUSH&EPDA程序硬件要求..................................................................... 5 1.2.2 PUSH&EPDA程序管理............................................................................. 6 1.2.3 PUSH&EPDA程序数据文件管理 ............................................................ 6 1.3 如何有效地使用弹塑性分析软件PUSH&EPDA ......................................... 7 1.3.1 如何利用PUSH&EPDA程序指导设计 ................................................... 7 1.3.2 如何高效使用PUSH&EPDA程序 ........................................................... 8
调谐质量阻尼器TMD
NO.4 TMD能否用于抗震 1、进行风时程工况下TMD方案与阻尼器方案减震效果对比 由表可见，在加设TMD或阻尼器以后，楼层加速度、基地位移角、基底剪力和弯矩都有明显 改善，且本次试验的阻尼器方案减振效果尚略优于TMD方案。
NO.4 TMD能否用于抗震
2、进行地震程工况下TMD方案与阻尼器方案减震效果对比
NO. TMD在工程上的应用 3二、纽约Citicorp中心
Citicorp中心高279m，大楼底部仅设 置了4根粗大的柱子支撑整个大厦，水 平刚度较柔，在强风作用下，水平摆 动很大，该大楼最后采用了约 3630KN重的混凝土调频质量块。
该TMD安装于建筑的59楼，在这个高 度，建筑物可以用一个约为20000t的 简单模态质量表设计，TMD固定于其 上形成图二所示的2-DOF系统。实验 结果和实际观测显示，TMD能将建筑 的风致加速度水平减少约50%。
TMD构造布置的多样性
NO.2
各种形式的TMD
TMD构造布置的多样性
TMD在工程上的应用
NO.3
一、澳大利亚悉尼Centerpoint塔 TMD在工程上的应用
安装TMD的第一个结构是悉尼的Centerpoint塔。作为结构的供 水和防火设施，塔的水箱和一个液压吸振器一起被设计到TMD中 用以减小风致运动。水塔悬挂于回转塔的径向构件上，随后又将 一个40t重的辅助质量安装在中间锚固环上以进一步控制第二振型 的振动。加速度测定结果表明，风致加速度响应减少了40%— 50%。 单摆型TMD结构的例子还包括加拿大多伦多CN塔、位于日本 Osaka的水晶塔等。其中高157m的水晶塔也利用了置于结构顶部 的储水箱作为单摆TMD。
D在工程上的应用
三、合肥电视塔 NO.3 由加速度响应比例来看，最优的频率比和最优阻尼比分别是1.02和 0.07。最大的加速度减振率达到了49%。 为获得电视塔风振响应的最大减振率 需要进行TMD参数的优化分 析从而确定TMD的三个重要参数即质量、频率和阻尼比。由于电视 塔的风振响应是以第一振型为主，故TMD 应调谐至结构第一阶频 率。设计时水箱总质量为60000kg，故TMD质量即为60000kg， 因而TMD 与电视塔第一阶振型广义质量的比值为0.0196 。固定质 量比，变化TMD与结构第一振型的频率比和TMD阻尼比可计算出 各种控制情况下电视塔(以第12质点响应为代表)和TMD的位移和 加速度响应。
一种U形阻尼器力学性能分析
一种U形阻尼器力学性能分析徐增武;杨应华【摘要】地震作用下,合理安装阻尼器可以提高结构的抗震性能.首先对一种U形阻尼器的力学性能及对U形阻尼器抗拉刚度、抗压刚度以及极限荷载的影响因素进行了分析,依据力学模型用解析分析方法导出了相应的公式,对9个不同规格的U 形阻尼器通过Abaqus有限元分析软件进行了单调加载分析,并与理论分析结果进行比较,表明:按理论公式计算得出的荷载位移曲线与有限元分析的荷载位移曲线有较高的吻合度,说明本文理论分析公式可以作为U形阻尼器的工程计算的一种简化方法.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2015(031)003【总页数】8页(P106-113)【关键词】U形阻尼器;刚度;极限荷载;性能分析【作者】徐增武;杨应华【作者单位】长沙有色冶金设计研究院,长沙410011;西安建筑科技大学土木工程学院,西安710055【正文语种】中文1 引言自1972年Kelly等［1］首次提出利用金属耗能减少结构的地震反应以来，金属耗能减震技术的研究与应用日趋成熟。
金属耗能器是利用金属进入塑性状态后具有良好的滞回特性并在塑性滞回变形过程中吸收大量能量的原理制造出来的。
国内外学者对金属耗能器进行了大量的研究，开发出众多阻尼器，主要为三大类:钢耗能器、铅耗能器和形状记忆合金耗能器。
其中，钢耗能器具有形状设计自由、加工容易、维护成本低等优点，因此诸多学者对其深入研究并开发出各式阻尼器。
从钢阻尼器耗能时主要受力状态可将其划分为四类:(1)扭转型:Kelly 和 Skinner［2］研究的扭转梁属于扭转型，由于产生较大的扭转变形需要的尺寸过大，经济性差，此类产品较少。
(2)剪切型:Seki等［3］研究的剪切钢板耗能器属于剪切型，Yasumasa等［3］对剪切钢板耗能器进行了反复加载试验研究，试验结果表明:在循环荷载作用下，滞回特性很稳定，且具有较高的阻尼比。
(3)拉压型:Wakabayashi［4］在 1973 年研制的约束钢构件耗能器属于拉压型，Wakabayashi对该型阻尼器进行了拉压试验，试验结果同样表明，它具有较强的耗能能力、滞回曲线饱满，并对不同的无黏结材料进行了对比分析。
大跨度斜拉桥非线性粘滞阻尼器参数研究
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｏ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｏ ｎ ｌ ｏ ｎ ｇ ｉ ｔ ｕ ｄｉ ｎａ ｌ ｌ ｉ ｍｉ ｔ ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｆ ｌ ｏ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ— ｔ ｙ ｐ ｅ ｌ ｏ ｎ ｇ － ｓ ｐ ａ ｎ ｃ ａ ｂ ｌ ｅ
ｃ ｏ ｍｐａ ｒ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ ｒ ｅ ｓ ｐｏ ｎ ｓ ｅ ｗｉ ｔ ｈｏ ｕ ｔ ｖ ｉ ｓ ｃ ｏ ｕ ｓ ｄ ａ ｍｐ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏｒ ｆ ｂ ｏ ｔ ｈ ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｌ ｓ ｏ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ． Ｆｕ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍｏ ｒ ｅ， ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ｓ ａ ｎ ｄ ｆ ｏ ｒ ｍｕ ｌ ａ ｓ ｏ ｆ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ
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一种新型单向黏滞阻尼器研发初探
黏滞阻尼器的主要原理是利用黏滞流体在油 缸中运动与油缸互相作用将动能转化成热能耗
收稿日期 #$%& :$< :$; 基金项目 国家自然科学基金资助项目\%\&;@%% ' 联系作者 /=-2.T304J301.+>N2S7%"!7,6=
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图 \'两种新型黏滞阻尼器的滞回曲线 Y217\'HO4)3*3)2,.66S46K)T603T)OS346KN24,6+4?-=S3*4
的影响(%!) !本文所讨论的正是这种 #较小 # #p
SAP2000 软件校核及算例
¾ 框架的半刚性端部释放，包含： 剪力半刚性 弯矩半刚性
¾ 框架对象重力荷载的应用
采用 Roark and Young 1975 一书表 3 中 96 页的 1a 项和 98 页的 2a 项的梁挠度公 式分别计算。
一般按如下公式计算结果差别：
SAP2000 结果
差别百分比 = 100
手算结果
-1
方法论 - 1
COMPUTERS & STRUCTURES INC.
R
Software Verification
PROGRAM NAME: REVISION NO.:
SAP2000 2
算例安排 按算例中用到的结构单元类型，将所有算例分为六组。表 1 定义了这六个组，显 示了各组的编号系统，列出了各组的汇总表名称。
结论 框架 面单元 – 壳、面和轴对称实体 实体 连接
索引
内容 - 5
COMPUTERS & STRUCTURES INC.
R
Software Verification
PROGRAM NAME: REVISION NO.:
SAP2000 2
介绍
本文档提供用于校验 SAP2000 程序不同功能的例题。这些例题可以证明程序在各 个方面应用，符合 10CFR50 以及其他国际质量认证标准，如 ISO9000 标准的要 求。
使用者必须明确了解程序的假定并必须独立地核查结果。
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粘滞流体阻尼器冲击缓冲特性研究_孙靖雅
［6 ］ ［1 － 4 ］
以削弱冲击瞬间不稳定 粘滞阻尼器中加入高弹小球， 流动产生的阻尼力峰值。靳争团等
其中： τ rr ， τ zz ， τ rz 为偏应力分量，p 为流场压力，ρ 为流 体密度。 由于阻尼器中的高粘度硅油具有剪切稀化特性， 硅油的粘度随剪切速率变化显著， 因此采用广义牛顿 流体的本构方程来描述其力学特性。 本构方程的表达 式如下：
· τ rr = 2 η（ γ）
τ zz
u r w = 2 η（ · γ） z
Abstract：
To obtain shock absorption characteristics of a viscous fluid damper，a nonNewtonian fluid damper was
designed and made，and then shock tests were performed for it under various height conditions． To analyze the damping force mechanism from the aspect of fluid dynamics， a modified power law function model was used to describe the viscosity of silicone oil， and the parameters of the model was determined with the measured viscosity data under various shear rates． CFD software FLUENT was adopted and combined with the dynamic meshing technology to obtain the characteristics of damping force under shock conditions． By comparing the results of tests and those of simulations，it was indicated that both the results approximately match each other and they can be used to guide damper designs． Key words： damper； shock absorption； FLUENT； power law ； numerical simulation 阻尼器是缓和冲击的必备装置， 桥梁抗震、 火炮缓 ， 冲等诸多场合均需要阻尼器吸收冲击能量 使受到冲 击的设备免遭破坏。粘滞流体阻尼器采用具有剪切稀 化效应的硅油作为介质， 具有良好的吸能效果， 被广泛 对该类型阻尼器的研究， 应用于工业工程之中。 然而， 目前主要集中在简谐激励作用下的阻尼力输出特性的 对冲击载荷激励下的阻尼力输出力特性 分析和研究， 的研究甚少。欧进萍等 采用平板流理论推导了阻 尼力公式， 并用公式对实验数据进行了 拟 合， 效果良 好， 但考 虑 到 活 塞 间 隙 处 的 流 体 流 动 形 式 属 Couette ［5 ］ 流， 该公式的适用性尚待研究。 王赣城等 从实验角 度对含颗粒的粘滞阻尼器进行了不同高度下的冲击实 验研究及数学模型的参数识别， 分析了颗粒对粘滞阻 尼器性能的影响。胥永刚 对粘滞阻尼器进行大量实 验， 拟合出与阻尼器结构相关的阻尼力公式， 同时还在
悬索桥粘滞阻尼器参数优化研究
悬索桥粘滞阻尼器参数优化研究浦丽;李庆达;杨宇;张晓杰【摘要】本文通过对悬索桥工程实例进行建模计算分析,选取7组地震波平均值,采用非线性时程分析方法,选取42种不同阻尼系数、速度指数的工况进行计算,分析对地震作用下桥梁结构的影响,为阻尼器的参数优化选取提供依据.%Based on the modeling, calculation and analysis of the suspension bridge engineering example, seven groups of seismic wave average are selected, and the nonlinear time history analysis method is used, the influence of 42 kind of working condition with different damping coefficient and velocity index on the bridge structure under earthquake action is analyzed, which provides the basis for the optimization of the parameters of the damper.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2017(036)020【总页数】3页(P102-104)【关键词】悬索桥;粘滞阻尼器;参数优化【作者】浦丽;李庆达;杨宇;张晓杰【作者单位】云南云岭高速公路建设集团有限公司,昆明650224;云南龙江特大桥建设指挥部,昆明650228;云南云岭高速公路建设集团有限公司,昆明650224;云南云岭高速公路建设集团有限公司,昆明650224【正文语种】中文【中图分类】U448.25悬索桥属柔性体系，运营过程中桥面系产生位移较大，导致其主桥伸缩缝及各部位结构反应较大。
中小跨度悬索桥非线性液体黏滞阻尼器反应谱迭代方法
到， 但该方 法使得非 线性液体 黏滞 阻尼器参数 的选取具 有 工作量 大 、 方法 过 于复杂 的 缺点 ． 本文 针对 中小 跨 度 悬索桥展 开非线 性液体黏滞 阻尼器参 数选取 反应谱迭 代方法 研究 ．
相对 千米级 的大跨度悬 索桥 ， 中小 跨度悬 索桥 的悬 吊体 系具 有加 劲 梁梁 体 自重 比较阻尼 器ｌ 在我 国桥 梁工程 中应用越来 越多 ＿ ， 四川鹅公 岩大桥 【 、 海卢浦 非 。Ｊ ’ ３如 Ｊ ４上 Ｊ 大桥 ＿ 、 ５ 苏通大 桥＿ 和舟 山大陆 连岛工程 西堠 门大桥主桥 Ⅲ 等 ． ｊ ６ ｊ ７ 一般 情况 下 ， Ｊ 非线性 液 体黏 滞 阻尼器 参数 的 选取是 由场地安 全评价得 到的地震 波通过全 桥模 型下 的地震 反应非 线性 时程 分析 【 （ ８ 有限 的几条地震波 ） Ｊ 得
收 稿 日期 ： ０ ９ １ 一 ９ ２０ —Ｏ ０
基 金 项 目 ：江 苏省 自然 科学 基 金 （ Ｋ ０ ５１） Ｂ ２０ １０ 作 者 简 介 ： 龙 源 （９４ ）男 ， 刘 １８ 一 ， 江苏 无 锡 人 ， 士 研 究 生 ， 要 从 事桥 梁 抗 震 研 究 ．－ ｉｊｗｌ ＠ １３ ｃｍ 硕 主 Ｅｍａ ： ｘｙ ６ ．ｏ ｌｓ ｌ
Ｓｅ ｐ．２ ０ ０１
Ｄ ：０ ３ ７／ ． ｓ ．（０ １８ ．００ ０ ．１ ＯＩ１ ．８ ６ｊｉ ｎ １０ —９０ ２ １ ．５ ０ ３ ｓ ３
中小 跨度 悬 索桥 非线性 液体 黏 滞 阻尼 器 反 应 谱 迭 代 方 法
刘 龙 源 ， 硕 娇 ， 利 英 李 聂
（ 河海 大 学 土 木 与交 通 学 院 ， 苏 南 京 江 ２０９ ） １０８
第３ ８卷第 ５ 期 ２１年 ９ ００ 月
多自由度结构-串并联调谐质量阻尼器减震性能
第 37 卷第 2 期2024 年2 月振 动 工 程 学 报Journal of Vibration EngineeringVol. 37 No. 2Feb. 2024多自由度结构‑串并联调谐质量阻尼器减震性能王振洲，安子凡，曹黎媛，李春祥（上海大学力学与工程科学学院，上海 200444）摘要: 针对提出的串并联调谐质量阻尼器（TTMD）减震系统，采用粒子群算法，在频域内对多自由度结构⁃TTMD 系统进行优化分析。
建立多自由度结构⁃TTMD系统减震控制仿真分析模型，分别考虑不同类型实际地震记录，在时域内研究了TTMD对结构地震响应的控制效率，并与相同总质量比的调谐质量阻尼器（TMD）进行比较。
进一步考虑了结构刚度发生10%和30%退化的情况，分析了TTMD系统对刚度退化结构的减震效果。
数值结果表明，TTMD系统减震性能和鲁棒性能优于TMD系统，且具有阻尼需求小、安装简单、易于实现等优势，是一种增强型减震系统。
关键词: 结构振动控制；串并联调谐质量阻尼器；刚度退化；动力时程分析；减震鲁棒性中图分类号: TU352.1 文献标志码: A 文章编号: 1004-4523（2024）02-0318-08DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2024.02.014引言调谐质量阻尼器（Tuned Mass Damper， TMD）［1］减振体系，通常由弹簧或吊索、质量块、阻尼装置组成，安装于结构的特定位置，比如高层建筑的顶部，通过技术手段将其固有振动频率与结构的受控振型频率进行调谐。
结构发生振动时，TMD的惯性质量与结构的受控振型谐振，以吸收结构受控振型的振动能量，从而达到抑制整个受控结构振动的目的。
TMD在超高层建筑［2］、大跨空间结构［3］、大跨桥梁［4］的风振控制中已得到了广泛应用。
然而，值得注意的是，只有当TMD频率被调谐至结构受控频率且外激励覆盖这个频率成分时才能充分发挥其控制的有效性［5］。
调谐质量阻尼器(TMD)在高层抗震中的应用解析
调谐质量阻尼器(ＴMD）在高层抗震中的应用摘要:随着经济的发展，高层建筑大量涌现，TMD系统被广泛应用。
越来越多的学者对ＴMＤ系统进行研究和改进。
本文介绍了TMD系统的基本工作原理，总结了其各种新形式,分析了它的研究现状,并指出了两个新的研究方向等。
关键词：ＴMD系统高层建筑抗震原理发展应用The use of the tｕｎeｄｍass dａmper in ｔhe seisｍic resistａnｃｅof the high－risｅｂuｉlｄｉｎg Abstｒａｃt：Ｗｉth thｅｅconｏmic dｅｖelopmｅnt, the ｈiｇｈ—riｓe buil ｄings ｓpring ｕp, tｈeｎ，thｅｔuｎｅd maｓｓdａｍpers arｅｅｘｔensi ｖely used。
Ｍoｒe and more scholars researｃｈａnd imprｏｖe ｔhe tｕneｄｍass daｍpｅｒ。
This theｓis iｎtrｏducｅs thｅｏperａtｉng ｐriｎcｉple of tｈｅtｕneｄmａss dａmper,summarizeｓｍany neｗfｏrms ｏf the ｔｕnｅｄｍaｓs ｄａmper, analyzes iｔs resｅarch sｔatus and eｖｅn ｐoints out two ｎeｗｒeseａrch ｄiｒｅcｔions．Kｅyword:thｅtuｎed ｍass daｍｐerｔhe ｈiｇh-rise builｄing sｅiｓmiｃreｓｉstａnce prｉnｃiplｅdevelopment usｅ１。
引言随着社会经济的快速发展，城市人口密度不断增长，城市建筑用地日益紧张,高层建筑成为城市化发展的必然趋势［１—３］。
高层及超高层建筑的不断涌现，加上建筑物的高度和高宽比的增加以及轻质高强材料的应用,导致结构刚度和阻尼不断下降。
YJK的消能减震设计和隔振设计0905
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YJK 的消能减震设计和隔震设计
三、Etabs 计算模型 ............................................................................................... 35 四、结果对比 ......................................................................................................... 35 YJK 算例 2—23811........................................................................................................ 36 一、工程概况 ......................................................................................................... 36 二、YJK 计算模型 ................................................................................................ 37 三、Etabs 计算模型 ............................................................................................... 38 四、结果对比 ......................................................................................................... 38 YJK 算例 3—23811 隔震带地下室............................................................................... 39 一、工程概况 ......................................................................................................... 39 二、YJK 计算模型 ................................................................................................ 40 三、Etabs 计算模型 ............................................................................................... 41 四、结果对比 ......................................................................................................... 42 YJK 算例 4—24601（单塔） ....................................................................................... 43 一、工程概况 ......................................................................................................... 43 二、YJK 计算模型 ................................................................................................ 44 三、Etabs 计算模型 ............................................................................................... 45 四、结果对比 ......................................................................................................... 47 第五节 某隔震工程设计过程 ....................................................................................... 48 一、建模................................................................................................................. 48 二、计算前处理及隔震支座布置 ......................................................................... 49 三、反应谱法计算结果 ......................................................................................... 50 四、时程分析计算 ................................................................................................. 52 五、设计方法 ......................................................................................................... 52
黏滞阻尼器耗能增效减震系统理论及试验研究
黏滞阻尼器耗能增效减震系统理论及试验研究作者：何文福黄祥博张强许浩刘文光来源：《振动工程学报》2021年第05期摘要：鑒于传统消能减震系统在层间位移较小时耗能效率有限，介绍了一种带位移放大装置的黏滞阻尼器增效减震系统，可通过放大阻尼器的相对变形提升系统耗能能力。
基于该系统变形受力特性构建了其耗能增效及高阶效应力学模型，发现在阻尼器拉伸和压缩变形过程中存在不对称现象，进一步讨论了模型参数对力学性能的影响规律。
设计制作了试验模型，并完成了在正弦荷载的作用下的往复加载试验。
通过对比试验结果与理论曲线验证了理论力学模型的正确性，并通过试验探讨了频率相关性与疲劳性能。
最后针对某框架⁃剪力墙减震结构进行地震响应分析，结果表明较少数量的带位移放大装置的黏滞阻尼器增效减震系统可实现数倍普通阻尼器的增效减震效果。
关键词：耗能减震结构; 黏滞阻尼器; 位移放大; 性能试验; 地震响应中图分类号： TU352.11; TU398+.2 文献标志码： A 文章编号： 1004-4523（2021）05-0879-10DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2021.05.001引言地震作为一种常见的自然灾害，给人类带来了巨大的人身和财产损失。
地震中建筑物的破坏与倒塌，是造成损失的最主要原因[1]，因此结构抗震研究对减少地震灾害有着重要意义。
传统抗震通过结构自身性能抵御地震作用，不具备调节与控制作用，无法适应多变的地震荷载。
为解决这一弊端，结构振动控制技术应运而生，其通过在结构上设置控制机构，使结构的动力反应减小，是一种有效的结构抗震手段。
其中，被动振动控制因其构造简单、减震机理明确、造价低、易于维护且无需外界能源支持等优点而被大量应用[2⁃4]。
消能减震作为一种被动控制手段，将输入结构的地震能量引向附加设置的机构和元件加以吸收和耗散，从而能够保护主体结构的安全。
其常用的耗能元件[5]包括：黏弹性阻尼器[6]、黏滞阻尼器[7]、金属阻尼器、摩擦阻尼器等。
【国家自然科学基金】_阻尼器设计_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
性能目标 微注射 影响因素 形状记忆合金(sma) 引磁套环 并联机床 带刚度的阻尼器 层间位移 对数衰减率 实索试验 实时控制系统 多自由度减振 基准建筑 地震控制 可调特性 变增益模糊控制 反应谱法 反后坐装置 双层隔振系统 原子力显微镜 压电材料 压电悬臂板 压电分流阻尼 协调控制 半主动 升船机 动态特性 动态仿真 动力特性 动力反应 加速度反馈控制 剪切型铅阻尼器 分级控制 分支电路 减震 减振控制 减振 冲击载荷 六轴振动 全通道有效 优化 仿真 仿生关节 仿人智能控制器 二阶段设计方法 主梁振动影响 主动控制 tlcmd系统 tlcmd smith预估补偿 pushover分析 mrd etmd减振系统 binglaam模型
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
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SAP2000PROGRAM NAME:REVISION NO.:算例 6-007连接单元–具有非线性速度指数的SUNY B UFFALO阻尼器问题描述本问题源于Scheller and Constantinou 1999一书 (“SUNY Buffalo 报告”)的第5节。
本例是一个二维三层抗弯框架，对角线位置设置有流体粘滞阻尼器，该阻尼器的力-速度特性为线性。
该模型承受水平地震激励，采用1940El Centro 记录的S00E部分（参见本例后面的“地震记录”部分）。
将SAP2000的振型周期、层间侧移率和层间力-变形关系与振动台实验结果进行了比较。
该实验结果记录于 SUNY Buffalo 报告中。
下一页的图中绘出了SAP2000的模型。
代表各层重量（包括从属梁柱的重量）的质量集中于梁柱节点。
这些质量大小为2.39 N-sec2/cm，只作用于X方向。
另外，为阻尼单元指定了一个小的质量，0.002 N-sec2/cm。
这个小的质量可以帮助非线性时程分析解收敛。
在各层上施加了刚性隔板约束。
梁和柱作为框架单元模拟，指定了端部长度偏移和刚性区系数。
刚性区系数取为典型的0.6，端部长度偏移如图所示。
假定将阻尼底端连接到一层和二层梁的框架单元为刚性的。
这一点可以通过在SAP2000中将这些单元的刚度设为比其它单元高几个数量级的截面属性。
参见本例后面的“框架单元属性”，可获得更多信息。
阻尼器模拟为两节点，阻尼类型的连接单元。
在该模型中进行了线性和非线性分析，所以提供了阻尼的线性和非线性属性。
参见本例后面的“阻尼属性”和“Discussion of Nonlinear Damper StiffnessUsed in SUNY BuffaloReport”，可获得更多信息。
该问题采用了线性模态时程分析和非线性直接积分时程分析。
参见本例后面的“采用的分析工况”，可获得更多信息。
SAP2000PROGRAM NAME:REVISION NO.:几何特性和属性SAP2000PROGRAM NAME:REVISION NO.:在1、2和3节点刚性隔板数位0.62.39 N-s ec2/cm节点 3, 4, 5, 6, 7它们只在XSAP2000PROGRAM NAME:REVISION NO.:Levels 1, 2, and 32.39 N-sec2框架单元属性PROGRAM NAME: SAP2000 REVISION NO.: 0SAP2000中的框架单元具有如下的材料属性： E =21,000,000 N/cm 2ν = 0.3SAP2000中的框架单元具有如下的截面属性：1STCOL A =9.01 cm 2I = 14.614 cm 4A v = 4.42 cm 2ST2X385A = 6.61 cm 2 I = 5.95 cm 4 A v = 2.02 cm 22XST2X3 A = 13.22 cm 2 I = 11.9 cm 4 A v = 2.02 cm 2STIFFA = 10,000 cm 2 I = 100,000 cm 4A v = 0 cm 2 (不考虑剪切变形)PROGRAM NAME: SAP2000 REVISION NO.: 0阻尼器属性SAP2000中的阻尼单元具有如下的属性：线性 (k 与 c 并联) k =0 N/mm c = 0 N-sec/mm非线性 (k 与 c 串连) k =2,000 N/mm c = 220 N-sec/mm at Level 3 = 235 N-sec/mm at Level 2 = 300 N-sec/mm at Level 1 exp = 0.5阻尼系数按照按Scheller and Constantinou 1999一书的实验取值。
参见本例后面的“SUNY Buffalo 报告中采用的非线性阻尼刚度”，可获得更多信息。
SUNY Buffalo 报告中采用的非线性阻尼刚度SAP2000中用到的SUNY Buffalo 报告(Scheller and Constantinou 1999)明显地低估了层间位移。
我们相信这个明显的差异是由于SAP2000的SUNY Buffalo report (Scheller and Constantinou 1999) 模型与实际实验模型不符。
我们相信SAP 的SUNY Buffalo SAP 模型中的非线性刚度k 不合适。
将k 值设置为100,000 N/mm 和25,000 N/mm 分别运行SAP2000的SUNY Buffalo 模型。
这些阻尼刚度大约比本例中用到的2000 N/mm 刚度大10到50倍。
本节将描述为什么我们相信刚度为2,000 N/mm 是更合适的值。
SUNY B UFFALO 报告给出了几个阻尼力-速度关系。
这些关系表明这些阻尼经测试其性能可以描述为：)(5.0v sign vC F =PROGRAM NAME: SAP2000 REVISION NO.: 0除了大约15 mm/sec 速度以下，力-速度关系基本是线性的。
在前面的方程中，如果v < 0，sign(v) = -1；如果v > 0，sign(v) = +1；如果v = 0， sign(v) = 0。
下图绘出了一个阻尼的力-速度关系，该阻尼的c = 220 N-(sec/mm)0.5，速度指数为0.5，阻尼刚度k 值为变化量。
对于 c = 235 N-(sec/mm)0.5 和 c = 300 N-(sec/mm)0.5的阻尼可以绘出类似的图。
0200400120014001600180051015202530354045505560Velocity (mm/sec)如果该图是基于阻尼速度线性增加得出。
这是采用了位移时程得到的。
该时程中定义了阻尼器一端的单位位移以及和时间值平方成正比的函数。
采用了名为Example 6-007 Damper Study 的模型以获取图像的数据。
速度SAP2000PROGRAM NAME:REVISION NO.:在图中，F=cv0.5线是k取无限大的情况。
k=10,000 N/mm 线和F=cv0.5线本质上是一致的。
因此，对于10,000 N/mm或更大的刚度，用F=cv0.5即可很好地模拟阻尼器。
SAP2000的SUNY Buffalo报告模型采用的k值为100,000 N/mm和25,000 N/mm。
这两个模型与实验中得到的阻尼特性不一致，因为它们的力-速度关系在15 mm/sec速度以下从F线偏移。
在本例中，我们选择了阻尼刚度k为2,000 N/mm。
该值在15 mm/sec速度以下可使力-速度关系从F=cv0.5线偏移，在15 mm/sec速度以上与F=cv0.5线吻合的很好。
参见本例后面的“与阻尼刚度相关的结果敏感性研究”部分，可获得更多信息。
采用的分析工况本例中运行了三个分析工况。
如下表所示。
分析工况描述MODAL 针对里兹向量的模态分析。
要求取99个振型。
程序将自动计算出最多取10个振型即可，并将振型数减少为10个。
初始向量是加速度U x和所有的连接单元非线性自由度。
NLMHIST1 采用MODAL分析工况模态的线性模态时程非线性工况，该工况包括振型1、2、3中的模态阻尼。
NLDHIST1 非线性直接积分时程分析工况。
该工况包括成比例的阻尼。
对振型1、2、3的模态时程分析分别采用2.71%、1.02% 、 1.04%的模态阻尼。
如Scheller and Constantinou 1999一书所述，这些模态阻尼是由无阻尼器框架实验得到的。
地震记录下图表示了本例中所用的地震记录。
如Scheller and Constantinou 1999一书所述，这是按比例系数2进行时间压缩的1940 El Centro 记录的S00E 部分。
之所以进行压缩是为了满足振动台实验中用到的四分之一尺寸模型的相似性要求。
文件EQ6-007.txt 中提供了该地震记录。
该文件每行有一个加速度值，单位为g 。
按照0.01秒的等间距给出了加速度值。
-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.30510152025303540Time (sec)A c c e l e r a t i o n (c m /s e c 2)0.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5Period (sec)周期（秒）加速度 （c m /s e c 2）时间（秒）PROGRAM NAME: SAP2000 REVISION NO.: 0所测试的SAP2000技术要点：¾ 非线性速度指数的阻尼连接 ¾ 框架端部长度偏移 ¾ 节点质量指定 ¾里兹向量振型分析¾ 非线性模态时程分析¾ 非线性直接积分时程分析 ¾ 广义位移结果比较本例的独立结果是Scheller and Constantinou 1999一书的第5节61到73页给出的实验结果。
下表列出了SAP2000和实验得到的振型周期。
振型周期 分析工况 SAP2000 独立实验差值百分比振型1 sec 0.438 0.439 0% 振型2 sec 0.135 0.133 +2% 振型3 secMODAL0.074 0.070 +6%下面的三个图绘出了NLDHIST1分析工况下SAP2000分析结果和实验结果中的三个层的层侧移-时间关系。
对其它时程分析工况也给出了类似的结果。
将节点5的位移减去节点7的位移并除以楼层高度76.2cm ，再乘以100转换为百分值，就得到了楼层3的层间侧移率。
类似地，将节点2的位移减去节点3的位移并除以楼层高度76.2cm ，再乘以100转换为百分值，就得到了楼层2的层间侧移率。
将节点3的位移除以非刚性楼层高度81.3cm ，再乘以100转换为百分值，就得到了楼层1的层间侧移率。
SAP2000的层间侧移率由其广义位移得到。
PROGRAM NAME: SAP2000 REVISION NO.: 0-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.82468101214161820Time (sec)L e v e l 3 S t o r y D r i f t(%)-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.8L e v e l 2 S t o r y D r i f t (%)-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.82468101214161820Time (sec)L e v e l 1 S t o r y D r i f t (%)楼层3侧移（%） 时间（秒） 楼层2侧移（%）楼层1侧移（%） 时间（秒）PROGRAM NAME: SAP2000 REVISION NO.: 0下表比较了两种时程分析工况下SAP2000和实验得到的各楼层的最大和最小层间侧移率。