Maxwell粘滞阻尼器耗能结构的等效阻尼分析
阻尼综述——阻尼模型、阻尼机理、阻尼分类和结构阻尼建模方法
阻尼1 引言静止的结构，一旦从外界获得足够的能量（主要是动能），就要产生振动。
在振动过程中，若再无外界能量输入，结构的能量将不断消失，形成振动衰减现象。
振动时，使结构的能量散失的因素的因素称为结构的阻尼因素。
索罗金在其论著中将结构振动时的阻尼因素概括为几种类型，即界介质的阻尼力；材料介质变形而产生的内摩擦力；各构件连接处的摩擦及通过地基散失的能量。
百多年来，不同领域的专家，均根据自身研究的需要，着重研究某种阻尼因素，如外阻尼、摩擦阻尼、材料阻尼及辐射阻尼等。
对于材料阻尼的物理机制，文献[82]、[126]、[127]等分别做了简要描述。
材料阻尼是一个机制比较复杂的物理量，由多种基本的物理机制组合而成。
如金属材料中的热弹性、晶体的粘弹性、松弛效应、旋转流效应、电子效应等对阻尼均有贡献。
对一般的非金属材料（如玻璃、各种聚合物等），电子效应对能量的损失影响较小。
温度、绝热系数等也是影响阻尼的重要因素。
一般来说，非金属材料的能量损失比金属大。
此外地质岩石由不同种固体微粒组成，且有空隙体积，因此，其阻尼特性与一般材料不同。
岩石中能量损失主要由三个物理机制构成：岩石内部微粒间的粘性=岩石的内摩擦及较大的塑性变形，而岩石的内摩擦与岩石内部微粒间接触处的位错及塑性变形有关。
如献[82]所述，为了计算、分析结构在外界载荷作用下产生的反应，人们建立了描述固体材料应力应变关系的物理模型。
最简单的物理模型是单参数模型，即材料只产生弹性应力或只产生粘滞应力，但这两种模型不能代表材料中真实存在的粘弹性。
人们又建立了双参数线性模型，即Maxwell及Kelvin模型。
其中Maxwell模型由线性粘滞体和线弹性体串联而成，Kelvin模型是此二者并联而成的。
若设线粘滞体的应变为一般情况下，在结构振动分析设计中，与弹性力和惯性力相比，阻尼力在数值上较小。
然而，在一定条件下，阻尼因素将起很重要的作用。
如果没有阻尼力存在，振动体系在共振时将达到非常大的幅值。
粘滞阻尼器的耐久性能评估与优化设计
粘滞阻尼器的耐久性能评估与优化设计粘滞阻尼器是一种常用的结构减振装置，用于减震和消除结构振动的能力。
与传统的弹簧阻尼装置相比，粘滞阻尼器具有较高的效能和性能优势。
然而，由于长期使用和外界环境的影响，粘滞阻尼器的耐久性能可能会受到影响。
本文将探讨粘滞阻尼器的耐久性能评估与优化设计的相关内容。
一、背景介绍粘滞阻尼器作为一种常见的结构减振装置，广泛应用于建筑、桥梁、机械工程等领域。
它通过利用粘滞材料的本身性能，将结构振动的能量转化为粘滞阻尼器内部粘滞剪切能量损耗，从而减少结构的振动幅值和能量传递。
二、耐久性能评估粘滞阻尼器的耐久性能评估主要包括以下几个方面：1. 力学性能评估：粘滞阻尼器的力学性能评估是指其在长期使用过程中，如剪切刚度、阻尼力等参数是否稳定。
通过对粘滞阻尼器进行实验，测量其剪切刚度和阻尼力的变化情况，可以评估其力学性能的稳定性。
2. 耐久性能评估：粘滞阻尼器的耐久性能评估是指其在长期使用过程中，如粘滞剪切能量消耗、耐久寿命等指标是否达到设计要求。
通过对粘滞阻尼器进行加速寿命试验或长期振动实验，可以评估其耐久性能。
3. 高温性能评估：粘滞阻尼器在高温环境下的性能表现也是耐久性能评估的重要方面。
由于高温环境会降低粘滞材料的黏度，进而影响粘滞阻尼器的减振效果。
因此，对粘滞阻尼器在高温环境下的性能进行评估，可以为其在实际工程中的应用提供参考。
三、优化设计针对粘滞阻尼器的耐久性能评估中可能存在的问题，可以通过优化设计来改善其性能。
1. 优化材料选择：选择合适的粘滞材料是优化设计的重要环节。
在寻找粘滞材料时，需要考虑其黏度、温度稳定性以及疲劳寿命等性能指标。
根据具体的工程需求，选择合适的材料可以提升粘滞阻尼器的耐久性能。
2. 优化结构设计：通过优化粘滞阻尼器的结构设计，可以进一步改善其耐久性能。
例如，在粘滞阻尼器内部设置防腐层，可以减少外界环境对其性能的影响；合理设计粘滞阻尼器的刚度和阻尼力参数，可以提高其减振效果和耐久性能。
带支撑Maxwell阻尼器耗能结构随机地震响应分析
图 ３ Ｍ ａ ｗ ｌ阻 尼器 结构 模 型 ｘ ｅｌ
ｅ ｕ粘滞流体阻尼器 ， 弹簧 刚度和阻尼系数分别为 ＝ ０ Ｎ ｍ， 其 ４０ｋ ／ ｃ ＝ ０ｋ ｓｍ； 。 ４ Ｎ・ ／ 由文献 ［ ］ ７ 可知 ， 中等 场地 ， 在 地震烈度 ， ７度 ＝
的 自振周 期 ， 而增加地震作 用 ， 从 因此 近期得到 了更 广泛应用 。
将上式代人式 （ ） ： ２得
Ｐｔ （）＋ＡＰ（）＝ ０ ｔ ｃ （） ６
其中 ， 为等效松弛时 间 ， ＝
ｃ。 ０
对于不考虑支撑 影响的线性纯粘滞模 型阻尼器 耗能 结构 ， 其纯 粘 滞阻尼模型仅是 近似模 型 ， 较精 确 的模 型是 Ｍａｗ ｌ模 型 。对 于 ｘｅ ｌ 支撑的影响 ， 在试验和大量数值计算 的基础上 ， 国抗震规 范 我
２ ７ ＝８ １ ～， ＝ ０ Ｎ ｍ， ＝０ ０ ； ＂ ．６ｓ Ｊ ２００ ｋ ／ ｏ ｊ ｝ ．５ 在结构 上设置 Ｍａｗ ｘ－
』— 一 Ｌ — — —
利用式 （ ） ３ 和式 （ ） ４ 可得 ： １ — ｔ／ ６ ： Ｐ（） ｋ ，
１ 一Ｐ ｔ／ ６ ： （ ）ｋ 。 收稿 日期 ：０ １０ －３ ２ １ — ３２
关 键 词 ： ａｗ ｌ 阻尼 器 ， 撑 ， 域 法 ， Ｍｘｅ ｌ 支 频 随机 响应
中图分类号 ：Ｕ １ Ｔ ３８
文献标识码 ： Ａ
粘滞 、 弹性 、 谐阻尼 器 等被动 控制 技术 广泛 用于 结构 抗 粘 调 风抗震 与加 固 。对 于线 性粘滞阻尼器 减震结 构的工程 设计 ， 由 于粘滞 阻尼 器不提供附加 的刚度 ， 不会 因安装 阻尼器而减 少结 构
（） １ （） ２ （） ３ （） ４ （） ５
Maxwell粘滞阻尼器耗能结构的随机地震响应
Maxwell粘滞阻尼器耗能结构的随机地震响应李创第;夏立志;葛新广;刘伟【摘要】The random earthquake response of SODF structures with Maxwell dampers in Kanai-Tajimi spectrum earthquake is studied systematically. The dynamic equations of structure are established. The structural amplitude diffusion process and the analytical formulas of the drift and diffusion coefficients are got by stochastic averaging method. The exact solutions of probability density and arbitrary-order moments of amplitude and structural energy are got by mutual relationship between diffusion process and FPK equation. The exact solutions of joint probability density and the mean-square values of displacement and velocity, and the exact solution of the expected rate of displacement threshold crossings are achieved by mutual relationships between structural amplitude, phase, displacement and velocity. Tests show that the damping coefficient cb and the generalized support stiffness kb increase, while the random response of the structure reduces. The damping effect increases.%对Maxwell粘滞阻尼器耗能单自由度结构在Kanai-Tajimi谱地震激励下的随机响应进行了系统研究,建立了结构运动方程,将随机平均法运用于结构的微分与积分混合运动方程,结构的响应幅值近似为一维Markov扩散过程,获得了扩散过程漂移系数和扩散系数的解析表达式,利用扩散过程与FPK方程的对应关系,获得了幅值概率密度函数、幅值任意阶矩和结构响应能量任意阶矩的解析解;利用幅值和相位角与结构位移和速度的相互转化关系,获得了结构位移与速度联合概率密度函数和位移、速度方差以及位移期望穿越率的解析解.算例表明:当阻尼器的阻尼系数cb和广义支撑刚度kb增大时,结构随机响应减小,减震效果增强.【期刊名称】《桂林理工大学学报》【年(卷),期】2011(031)001【总页数】7页(P61-67)【关键词】随机响应;随机平均法;Maxwell阻尼器【作者】李创第;夏立志;葛新广;刘伟【作者单位】广西工学院土木建筑工程系,广西柳州545006;广西大学土木建筑学院,南宁530004;广西工学院土木建筑工程系,广西柳州545006;广西大学土木建筑学院,南宁530004【正文语种】中文【中图分类】TU311.3粘滞阻尼器和粘弹性阻尼器等被动控制技术被广泛地应用于结构抗风抗震与加固[1-3]。
《广西工学院学报》2011年总目次
颜， 刘平伟 ， 海峰 （８ 李 ４） 毅 （５ ５）
汽车 电器 电磁 干扰及 防护 的探 讨 … … …… … … …… …… … …… …… … …… … … …… …… … … 黄春梅 （２ ５）
积分路径 上有 奇点 的三类 广义 积分 的柯 西 主值 …… … … …… …… … … … …… … … …… … … … 张
广西 工 学 院 学 报
第２ ２卷
企业 存储 网格 系统性 能评价 与分 析 … …… … …… … …… … …… … … …… … … 刘 浩 ， 唐培 和 ， 刘进伟 （３ ５）
一
类双参 数拟 均匀三 次 Ｂ样条 曲线 …… … …… …… …… …… … …… …… … … …… … …… …… 韦泉 华（７ ５） 毅 ， 新伦 （５ 杨 ６）
流 砂稳定 性可靠 度分 析 …… … … …… … …… …… …… …… … …… … …… … …… … …… … …… 陈劲飙 （７ ２）
鑫 ， 朗妮 ， 邓 叶黎 明 （１ ３） 毅 ， 建棚 ， 杰松 （５ 程 潘 ３）
Ｃ Ｒ ／ Ｆ Ｐ混 杂纤维 拉伸 性 能试验 研究 … … … … … …… … … … …… 吴辉琴 ， ＦＰＧＲ 田
第２ ２卷
广 西 工 学 院学 报
９ ５
《 广西工学院学报） ０ 年总 目次 ） １ ２ １
第 １ 期
Ｍａｗ ｌ粘滞 阻尼器 耗能结 构 的等 效阻 尼分 析 … … … … … … … … … … 李创 第 ， ｘｅ ｌ 余亚 平 ， 陆运 军 ， 葛新广 （） １ 多 层框架 结构静 力分 析 的精细元 法 … … … … …… … … …… … …… … … 赖 国森 ， 向 宇 ， 丽芸 ， 晓旭 （） 袁 黄 ７
设有Maxwell阻尼器的连续梁桥的减震效果分析
文 章 编 号 ：１ ７— １６ ２ ０ ） ５０ ２ —５ ６ ３５ ９ （０ ７ ０ —１ ３０
设有 Ｍａ ｗ ｌ阻尼 器的连 续梁桥 的减震效果分析 ｘｅ ｌ
李兴 田
（ 兰州交通大学 ， 数理与 软件工程学 院， 甘肃 兰州 ７０７） ３ ０ ０
摘要 ：用 Ｆ ｒ ａ ｏｔ ｎ语言编制可 以包含 ｌ 研究 阻尼器 对连续 梁桥 的减震 效果．
中图分类号 ： ＴＵ３ ２ １ ； ５． １ ＴＵ３ １ ４ １．１ 文献标识码 ：Ａ
Ｄａ ｐｉ ｆｅ ｔａ ａ ｙ ｉ ｆｃ ｎｔｎｕ ｕ ｉｄ ｒ ｂ ｉ ｅ ｔ ａ ｗｅｌｍ ｏ ｌｄａ ｐ ｒ ｍ ｎｇ ｅ ｆ ｃ ｎ ｌ ｓｓｏ ｏ ｉ ｏ ｓｇ ｒ ｅ ｒｄｇ ｓｗｉｈ Ｍ ｘ ｌ ｄａ ｍ ｅ
研究表 明： 阻尼器 可 以减小结构 的地震反应 ， 使墩底 的 内力 分配均 匀， 有利于 结构 的抗震设 计 ； 当合理 地选 择阻尼
器 的参数值 时， ｘ ｌ模 型阻尼器对连续桥 梁结构具 有 良好的减震效果． Ｍａｗｅｌ 关键词 ： 续梁桥 ； ｘ ｌ模型 阻尼器 ；减震效果 连 Ｍａ ｗｅ ｌ
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第 ３ 卷 第 ５期 ３
２０ ０ ７年 １ 月 Ｏ
兰
州
理
工
大
学
学
报
Ｖｏｌ３ Ｎｏ ５ ＿３ ． Ｏｃ． ０ ７ ｔ２ ０
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＬａ ｚ ｏ ｉｅｓｔ ｆＴｅｈ ｏｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｎ ｈ ｕＵｎｖ ｒｉｙｏ ｃ ｎ ｌｇ ｏ
也设 置 了阻尼器 ． 有这 些阻 尼器 的运 用 ， 所 都是 为 了
ｓ ｌ ｓｗｅ１ｗａ ｅ ｅｏ ｅ ｔ ｏ ｔａ ｎ ｈ ａ ｉｇ ｅｆｃ ｆｔ ｅ ｄ ｍｐ ｒｏ ｈ ｎ ｉｓ ｉｍｉ ｅ ｆｒ — ｅｆａ ｌ ｓｄ ｖ ｌ ｐ ｄ ｗｉ Ｆ ｒｒｎ ａ ｄ ｔ ｅｄ ｍｐｎ ｆｅ ｔｏ ｈ ａ ｅ ｎ ｔ ｅａ ｔ—ｅｓ ｃｐ ｒｏ ｍ ｈ
单自由度Maxwell阻尼器耗能结构基于频响函数谱矩的等效阻尼
单自由度Maxwell阻尼器耗能结构基于频响函数谱矩的等效阻尼李创第;张翊;葛新广【摘要】为建立单自由度Maxwell阻尼器和支撑—粘滞阻尼器复合系统减震结构基于反应谱的抗震设计方法,提出了一种此类结构等效阻尼的新型分析方法.鉴于Maxwell阻尼器和支撑—粘滞阻尼器系统的松弛时间均为小量的特性,首先,对结构系统的运动方程进行重构以提高分析精度;其次获得重构系统及其等效系统的频响函数,利用两种体系的频响函数的零阶和二阶谱矩相同的等效准则,获得了单自由度Maxwell阻尼器和支撑—粘滞阻尼器系统耗能结构等效阻尼及等效频率的解析表达式.数值分析表明:在抗震规范规定的参数范围内,本文所提方法的精度明显优于经典的模态应变能方法.【期刊名称】《广西大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(044)001【总页数】11页(P41-51)【关键词】Maxwell阻尼器;频响函数;谱矩;抗震设计;反应谱法;等效阻尼【作者】李创第;张翊;葛新广【作者单位】广西大学土木建筑工程学院,广西南宁 530004;广西科技大学土木建筑工程学院,广西柳州 545006;广西大学土木建筑工程学院,广西南宁 530004;广西科技大学土木建筑工程学院,广西柳州 545006【正文语种】中文【中图分类】TU311.30 引言粘滞及粘弹性耗能结构广泛应用于实际工程的抗震被动控制[1-3]。
对于粘弹性耗能结构，目前国内外普遍采用基于反应谱的抗震设计方法[4-8]，故合理确定其等效阻尼是进行抗震设计的关键环节[9-11]。
Maxwell模型阻尼器本构方程简便，物理意义明确，易于扩阶分析，模型计算参数易于从试验数据拟合[5-6],一般线性流体阻尼器满足Maxwell模型[12-14]，实际工程大量应用的支撑—粘滞阻尼器复合系统也可用Maxwell模型精确建模[15-17]，且一般粘弹性阻尼器也可用Maxwell模型近似表示[7]或用广义Maxwell模型表示[18,19]，故研究Maxwell阻尼器耗能结构的等效阻尼具有理论和工程意义。
基于双线性本构关系的Maxwell阻尼器能量反应分析
曲面 进 行 了分 析 。 模 拟 结 果 显 示 ： 二 次 阻尼 系 数 比对 双 线 性 Ｍａ ｘ ｗ ｅ ｌ ｌ 阻尼 器的 能量反应 的影响 小于一 次粘滞 阻尼 系数 ， 阻 尼 器能量耗散系数分布呈现出斜马鞍形 ， 两 个 明显 的 峰值 出现 在对 角线 中部 。 在 桥 梁 振 动 控 制 系 统 的 设 计 中 ， 可 以 根 据 能 量 耗 散 的 计 算 结 果 选 择 合 理 的双 线 性 Ｍａ ｘ ｗ ｅ ｌ ｌ 阻尼器 。 ［ 关键词 ］ 双 线性 Ｍａ ｘ ｗ ｅ ｌ ｌ 阻尼器 ； 一 次 粘 滞 阻尼 系数 ； 二次阻尼系数 比； 能量 耗 散 ［ 中 图分 类 号 ］ Ｔ Ｕ ３ ５ ２ ． １ ［ 文 献标 识 码 ］ Ａ
基 于 双 线 性 本 构 关 系 的 Ｍａ ｘ ｗ ｅ ｌ ｌ 阻 尼 器 能 量 反 应 分 析
刘山 己 阳 ， 耿 江伟 ， 葛 勇 ， 张 俭 （ １ ． 甘肃省交通科学研究院有限公司， 甘肃兰州７ ３ ０ ０ ７ ０ ； ２ ． 甘肃省桥梁隧
道健康监测与安全评估技术重点实验室 ， 甘肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ７ ０ ）
Ｌ ｉ ｕ Ｑ ｉ ． ｙ ａ ｎ ｇ ， Ｇ ｅ ｎ ｇ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ． ｗ ｅ ｉ 一 ， Ｇ ｅ Ｙ ｏ ｎ ｇ ， Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｊ ｉ ａ ｎ ‘ （ １ ． Ｇ 口 ｍ Ｍ Ｔ ｒ ａ 印 ｏ ｒ ｔ 。 ｔ ｉ ｏ ｎ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｃ ０ ． Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｌ ａ ｎ ｚ ｈ Ｄ “
ａ ｎａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｂ ｙ ａ ｌ ｔ ｅ ｉｎ ｒ ｇ ｔ ｈｅ ｄａ ｍｐ ｅ ｒ Ｓ ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ａ ｌ ｄａ ｍｐ ｅ ｒ ｃ ｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｐｏ ｓ ｔ － ｒ ｅｌ ｉ ｅ ｆ ｖ ｉ ｓ ｃ ｏ ｕ ｓ ｄ ａ ｍｐｉ ｎｇ ｃ ｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ． Ｔｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｌｕｅ ｆ ｎｃ ｅ ｏ ｆ ｐｏ ｓ ｔ － ｒ ｅ ｌ ｉ ｅ ｆ ｖ ｉ ｓ ｃ ｏ ｕ ｓ ｄａ ｍｐ ｉ ｎｇ ｃ ｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｎ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎｓ ｅ ｏ ｆ ｂ ｉ ｌ ｉ ｎｅ ａ ｒ Ｍａ ｘ ｗｅ ｌ ｌ ｄａ ｍｐ ｅ ｒ ｓ ｉ ｓ ｌ ｅｓ ｓ ｔ ｈａ ｎ ｉ ｎｉ ｔ ｉ ａ ｌ ｄａ ｍｐ ｅ ｒ ｃ ｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎｔ ． Ｔｈ ｅ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｏ ｆ ｅｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｄ ｉ ｓ ｓ ｉ ｐ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ａ ｓ ｏ ｂ ｌ ｉ ｑｕ ｅ ｓ ａ ｄｄ ｌ ｅ ｓ ｈ ａ ｐ ｅ， ｔ ｗｏ ｏ ｂ ｖ ｉ ｏ ｕ ｓ ｐ ｅ ａ ｋ ｓ ａ ｐ ｐｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃｅ ｎｔ ｒ ａ ｌ ｏ ｆ
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。
带支撑广义Maxwell粘弹性阻尼耗能结构风振响应分析
带支撑广义Maxwell粘弹性阻尼耗能结构风振响应分析李创第;杨雪峰;李宇翔;葛新广;王昌盛【期刊名称】《计算力学学报》【年(卷),期】2024(41)3【摘要】工程中粘弹性阻尼器的安装通过支撑与结构进行连接,但在安装粘弹性阻尼器的耗能结构随机响应分析中,为了简化计算过程,将支撑的刚度看作无穷大或者忽略支撑刚度的影响。
实际上,对支撑刚度的影响加以考虑更能符合工程实际。
针对考虑支撑刚度影响的粘弹性阻尼耗能结构风振响应分析过程复杂的问题,提出了一种求解考虑支撑影响的广义Maxwell粘弹性阻尼耗能结构基于Davenport谱风振响应的简明解析解法。
在广义Maxwell粘弹性阻尼器微分型本构模型基础上,给出了考虑支撑刚度的粘弹性阻尼器等效本构关系。
将粘弹性阻尼器等效本构关系与结构运动方程联立,采用复模态法将其解耦,获得结构风振响应的统一表达式。
将耗能结构在Davenport风速谱下的系列响应功率谱密度函数分解为频域响应函数与Davenport功率谱密度函数的乘积形式,基于随机振动理论中谱矩的定义,对响应功率谱密度函数积分后获得无积分项的系列响应谱矩表达式。
在算例中通过与虚拟激励法计算结果对比,验证了所提解法的准确性,并分析了支撑刚度在耗能系统中的影响。
【总页数】9页(P428-436)【作者】李创第;杨雪峰;李宇翔;葛新广;王昌盛【作者单位】广西科技大学土木建筑工程学院;广西工学院土木建筑工程学院;黄淮学院建筑工程学院【正文语种】中文【中图分类】O324;TU311.3【相关文献】1.带支撑Maxwell阻尼器耗能结构随机地震响应分析2.设置支撑的广义Maxwell 阻尼耗能结构系统均匀与非均匀随机地震响应分析3.带支撑粘弹性阻尼器弱非线性耗能结构的随机地震响应分析4.带支撑Maxwell阻尼器耗能隔震结构的随机风振响应分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
等效粘滞阻尼建模及其稳态谐振反应
等效粘滞阻尼建模及其稳态谐振反应一、概述1. 背景介绍：粘滞阻尼是振动控制中的重要问题，其在结构工程、航空航天和地震工程等领域中具有重要的应用价值。
2. 主题意义：研究等效粘滞阻尼建模及其稳态谐振反应对于提高结构的稳定性、减小能量耗散等具有重要的意义。
二、等效粘滞阻尼的概念及建模方法1. 粘滞阻尼的定义和作用：粘滞阻尼是指由于结构内部材料的内部摩擦和能量耗散而产生的阻尼作用，在振动系统中起着重要的稳定作用。
2. 等效粘滞阻尼的概念：等效粘滞阻尼是指通过对结构振动系统进行构建等效模型，将系统的粘滞阻尼转化为其他等效的形式，以便于系统分析和控制。
三、等效粘滞阻尼建模方法1. 等效质量法：利用等效质量法将结构的粘滞阻尼转化为等效质量，从而简化系统的模型和分析过程。
2. 等效刚度法：通过等效刚度法将结构的粘滞阻尼转化为等效刚度，以简化结构振动的分析和控制过程。
四、稳态谐振反应的概念及分析方法1. 稳态谐振的定义和特点：稳态谐振是指在外力作用下，结构振动系统逐渐趋向于稳定状态，并产生特定的谐振响应。
2. 稳态谐振反应的分析方法：通过建立结构振动方程，并采用解析方法、数值仿真等手段进行稳态谐振反应的分析和预测。
五、等效粘滞阻尼建模及稳态谐振反应的实验验证1. 实验装置和方案：设计合理的实验装置，以采集结构振动响应数据，验证等效粘滞阻尼建模和稳态谐振反应分析的有效性。
2. 实验结果分析：通过对实验数据进行分析，验证等效粘滞阻尼建模和稳态谐振反应分析的准确性和有效性。
六、结论与展望1. 等效粘滞阻尼建模及其稳态谐振反应在振动控制领域具有重要的理论和应用价值。
2. 未来展望：在实际工程中，可以进一步探索并完善等效粘滞阻尼建模及其稳态谐振反应的理论和方法，以适应不同工程场景的需求。
等效粘滞阻尼建模及其稳态谐振反应是一个重要且具有广泛应用前景的研究领域。
通过对等效粘滞阻尼的建模方法进行研究，并结合稳态谐振反应的分析，有助于提高结构工程的稳定性和可靠性，为实际工程问题的解决提供了重要的理论指导和技术支持。
设置粘滞阻尼器结构的耗能减震分析
设置粘滞阻尼器结构的耗能减震分析
周圆兀;王囡囡
【期刊名称】《广西工学院学报》
【年(卷),期】2015(000)002
【摘要】为分析两自由度带支撑粘滞阻尼耗能减震结构的地震响应，建立了结构一般运动方程；在基于现实工程中阻尼器的松弛时间极其微小的情况下，将阻尼器所承担的力近似等效，利用复模态解耦法，将带Maxwell粘滞阻尼器耗能结构展开成两自由度对称质量的非经典阻尼运动方程进行解耦；通过与一些典型问题的模态应变能法及扩阶复模态法所得结果进行比较，以算例验证了该方法的有效性。
验证结果表明：通过与传统的求解方法相比，该方法可用于两自由度带支撑粘滞阻尼耗能减震结构的地震响应方差的计算，且具有较高的求解精度，有较大的优越性，建立的阻尼结构分析方法计算也更为简便。
【总页数】6页(P14-19)
【作者】周圆兀;王囡囡
【作者单位】广西科技大学土木建筑工程学院，广西柳州 545006;广西科技大学土木建筑工程学院，广西柳州 545006
【正文语种】中文
【中图分类】TU313.3
【相关文献】
1.设置粘滞阻尼器的基础隔震结构地震响应分析 [J], 吴进标
2.汶川县人民医院带粘滞阻尼器结构耗能减震设计 [J], 邓国基;陈学伟;杨穗华;李稼轩
3.粘滞阻尼器耗能减震对建筑结构作用分析 [J], 左亭亭;刘志闯
4.设置粘滞阻尼器结构的耗能减震分析 [J], 周圆兀;王囡囡;
5.设置粘滞阻尼器网架结构的风振响应分析 [J], 韩淼;李双池;杜红凯;韩蓉
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基于性能的相邻结构间Maxwell阻尼器优化布置研究
基于性能的相邻结构间Maxwell阻尼器优化布置研究吴巧云;朱宏平;陈旭勇【摘要】对连接Maxwell模型的两相邻钢筋混凝土框架结构进行了基于性能的阻尼器优化布置研究.以使两相邻结构总超越概率最小为优化目标,对确定阻尼器数目下的相邻结构进行了阻尼器优化布置位置的研究,得出了相邻结构间Maxwell阻尼器的优化位置的一般布置规律.通过连接不同优化布置位置的Maxwell阻尼器的相邻结构地震易损性分析,得出了相邻结构间连接Maxwell阻尼器的优化数目.所得相邻结构间阻尼器的优化布置,可以使相邻结构在不同性能目标的地震作用下均能得到较优的控制效果,为实际工程的应用作出了有益探讨.%Performance-based optimal arrangement of Maxwell dampers between two adjacent reinforced concrete frame structures was studied.The minimum total exceeding probability of two adjacent structures was taken as the optimization objective.The optimal arranging positions of Maxwell dampers between two adjacent structures under the conditions of some certain numbers of dampers were firstly studied.The general arranging laws for optimal positions of Maxwell dampers between two adjacent structures were obtained.Through the seismic fragility analyses of two adjacent structures connected using Maxwell dampers with different optimal arranging positions,the optimal numbers of Maxwell dampers used to connect two adjacent structures were determined.The results showed that the proposed optimal arrangements of Maxwell dampers between two adjacent structures has better control effects for two adjacent structures under earthquakes with different performancetargets;the results provide a helpful reference for further engineering applications.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2017(036)009【总页数】10页(P35-44)【关键词】相邻结构;Maxwell阻尼器;优化位置;优化数目;地震易损性;超越概率【作者】吴巧云;朱宏平;陈旭勇【作者单位】武汉工程大学资源与土木工程学院,武汉430073;华中科技大学土木工程与力学学院,武汉430074;华中科技大学土木工程与力学学院,武汉430074;武汉工程大学资源与土木工程学院,武汉430073;华中科技大学土木工程与力学学院,武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TU311.3;TU375.4为了防止间距较近的相邻结构在强震作用下发生碰撞，许多学者提出了在相邻结构之间安装被动控制装置的思想，利用相邻结构之间的相对振动来消耗或吸收部分能量，以达到减振的目的。
单自由度Maxwell阻尼器减震结构的等效阻尼解析分析
单自由度Maxwell阻尼器减震结构的等效阻尼解析分析李创第;班定维;张翊【期刊名称】《广西大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(042)004【摘要】为了提高单自由度Maxwell阻尼器减震结构的等效阻尼和频率的解析分析法的精度,首先基于一般线性粘弹性耗能结构动力响应特性完全由其自振特性确定的性质,以及实际工程中应用的Maxwell流体阻尼器和支撑-粘滞阻尼器复合系统均具有松弛时间较小的特性,重构了结构基本分析方程,然后基于自由振动特性完全相同的等效准则,采用多尺度方法获得了减震结构的一阶等效阻尼和频率的近似解析式,使减震结构可直接应用反应谱法进行抗震设计;并将上述分析法推广到单自由度广义Maxwell阻尼器减震结构.对比分析结果表明,文中方法优于经典的模态应变能法,对于工程常规的单自由度Maxwell阻尼器减震结构,在我国抗震规范要求的参数范围内,其计算误差可控制在3%以内.%order to improve the calculation accuracy of analytical methods for equivalent damping and frequency of the single-degree-of-freedom structure with Maxwell damper,the multiple time scale method was studied.Firstly, the dynamic equation of the above system was reconstructed, which was based on the fact that the dynamic characteristics of general linear viscoelastically-damped structures were fully determined by its free vibration properties, and that the relaxation time constants of Maxwell fluid damper and supplemental brace-viscous damper in engineering were all small.Secondly, by using the multiple time scale method, the first-order approximately equivalent damping andfrequency of the damper were obtained in closed form,which allowed the response spectrum technique to be applied to predict the maximum response of the stly, the method was extended to the analysis of the generalized Maxwell damper structure.By comparing with the exact solutions, the accuracy of the proposed method was varied to be superior.Within the scope of the seismic code of China, the error of the proposed equivalent system for the regular above-mentioned structure in engineering was less than 3%.【总页数】14页(P1236-1249)【作者】李创第;班定维;张翊【作者单位】广西大学土木建筑工程学院,广西南宁530004;广西科技大学土木建筑工程学院,广西柳州545006;广西大学土木建筑工程学院,广西南宁530004;广西大学土木建筑工程学院,广西南宁530004【正文语种】中文【中图分类】TU311.3【相关文献】1.分数导数粘滞阻尼器减震结构的随机地震响应与等效阻尼 [J], 李创第;骆鸿林;陆运军;余亚平2.单自由度广义Maxwell阻尼减震结构的平稳响应分析 [J], 李创第;谢小龙;尉霄腾3.单自由度广义Maxwell阻尼减震结构的平稳响应分析 [J], 李创第;谢小龙;尉霄腾;4.单自由度Maxwell阻尼器耗能结构基于频响函数谱矩的等效阻尼 [J], 李创第;张翊;葛新广5.单自由度复阻尼耗能减震结构的等效系统研究 [J], 李创第;谭伟东;葛新广;柏大炼因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
黏滞耗能减震结构能量反应分析的基础研究
建 筑 结 构 学 报(增刊)Journal of Building Structures (Supplementary Issue )黏滞耗能减震结构能量反应分析的基础研究熊仲明,孟 浩,王丽珍(西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055)基金项目:西安市科技攻关课题(GG04051),陕西省自然基金(2003E230),西安建筑科技大学基础研究基金(J C0511)。
作者简介:熊仲明(1966-),男,湖北麻城人,工学博士,教授。
收稿日期:2008年5月摘要:地震对结构的作用是一种能量的传递、转化与消耗过程,而减轻或控制地震反应的基本原则主要是以适当的方式耗散地震输入的能量,因此能量的输入、转化和吸收(耗散)成为地震反应的基本特征。
本文采用速度型黏滞阻尼器,利用有限元分析程序,综合考虑地震动三要素(峰值、频谱、持时)、结构自身动力特性(阻尼比、自振周期)和黏滞阻尼器参数(速度指数、阻尼系数)等因素,对钢筋混凝土耗能减震结构进行了地震动总输入能受各种因素影响的变化规律的弹塑性时程分析;探讨了黏滞阻尼器速度指数的取值范围,取得了一些有意义的研究结果,为减震结构地震反应的能量分析方法走向实用化提供了基础性资料。
关键词:能量分析;减震结构;速度型黏滞阻尼器中图分类号:TU352.11 文献标识码:AThe base st udy o n energy respo nseanalysis for viscous damping st ruct ure wit h energy dissipatersXION G Zhongming ,M EN G Hao ,WAN G Lizhen(College of Gvil Engineering ,Xi ’an University of Architecture and Technology ,Xi ’an 710055,China )Abstract :The action of eart hquake on struct ure is a p rocess to deliver ,convert and consume t he energy.The basic p rinciple to ease or cont rol t he eart hquake reaction is consuming t he energy in app ropriate way ,so t he importatio n ,conversion and absorption (consume to spread )of t he energy become t he basic characteristic of t he st ruct ural seismic response.The energy analysis met hod is applied to a reinforced concrete struct ure wit hviscous damping device by finite element ,considering t he seismic motion parameters (i.e.amplit udes ,f requency spectrum and lasting time ),st ruct ural dynamic parameters (i.e.damping ratio and periods of free vibration )and fluid viscous damper parameters (i.e.speed index number and damping coefficient ).The varied laws of elastic Οplastic struct ural seismic total inp ut energy in viscous damping energy are investigated.The index scope selection and application for viscous damping is discussed.The f undamental data is obtained for energy response analysis of viscous damping st ruct ure wit h energy dissipaters.K eyw ords :energy analysis met hod ;st ruct ure wit h energy dissipaters ;speed kind of t he viscousdamping device210 前言结构地震反应的能量分析方法是一种能较好地反映结构在强震作用下的全过程和其自身弹塑性性能的方法。
粘滞阻尼器的研究与应用
粘滞阻尼器的研究与应用发表时间：2018-07-02T11:46:36.937Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第3期作者：李旋[导读] 阻尼是结构振动衰减的根本原因，但由于实际结构中的阻尼复杂特性使得并不能精准定位阻尼。
武汉城市职业学院湖北武汉 430064摘要：粘滞阻尼器是根据流体运动，特别是当流体通过节流孔时会产生粘滞阻力的原理而制成的，是一种与刚度、速度相关型阻尼器。
一般由油缸、活塞、活塞杆、衬套、介质、销头等部分组成，活塞可以在油缸内作往复运动，活塞上设有阻尼结构，油缸内装满流体阻尼介质。
当外部激励（地震或风振）传递到结构中时，结构产生变形并带动阻尼器运动。
在活塞两端形成压力差，介质从阻尼结构中通过，从而产生阻尼力并实现能量转变（机械能转化为热能），达到减小结构振动反应的目的。
关键词：阻尼器；耗能减震；动力分析一、基本概念及构造特点（1）基本概念阻尼是结构振动衰减的根本原因，但由于实际结构中的阻尼复杂特性使得并不能精准定位阻尼，故在结构分析中一般认为结构阻尼为线性粘滞阻尼，也即是认为阻尼力与速度成正比，且假定结构中设置粘滞阻尼器后所附加给结构的阻尼与结构本身的阻尼基本一致。
粘滞阻尼器（墙）是根据流体运动，特别是当流体通过节流孔或在封闭空间中进行相对运动时与壁缸或壁筒产生相互作用，将流体运动产生的动能转化为热能，从而耗散地震输入的能量。
这种因流体运动将动能转化为热能所产生粘滞阻尼的耗能装置，即被称之为粘滞阻尼器，又称之为速度型阻尼器，其阻尼力的大小与流体运动的速率密切相关，速度越大，阻尼力越大，速度为0时，阻尼力为0，是一种刚度无关、速度相关的阻尼器。
（1—1）其中：F——粘滞阻尼器的粘滞阻尼力；C——阻尼系数，与壁缸或壁筒的具体尺寸、粘滞流体的粘度等因素密切相关。
粘滞阻尼器以其优异的抗风、抗震（振）能力和经济性，近年来在工程结构领域得到广泛应用。
其应用领域包括：民用建筑（如住宅、办公楼、商场等多层高层及大跨建筑结构）、生命线工程（如医院、学校、城市功能建筑）、工业建筑（如厂房、塔架、设备减振）、桥梁（人行桥、高架路桥）、军工行业等。
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广 西 工 学 院 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＧＵ ＡＮＧＸＩＵＮｎ ＲＳＴＹ ０Ｆ Ｉ Ｉ ＥＣＨＮ０Ｉ ＤＧＹ
Ｖ １ ２ ｏ１ ０ ． Ｎ ． ２ Ｍａ ． ０ １ ｒ ２ １
文章编号 １０ ．４ ０ ２ １ ） １０ ０ ．６ ０４５ １ （０ ０ ．０ １０ １
Ｍａ ｗ ｌ粘 滞 阻尼器 耗 能结 构 的等 效 阻尼分 析 ｘｅ ｌ
李创第 ， 亚平 ， 余 陆运 军 ， 新 广 葛
（ 西 工 学 院 土 木建 筑 工 程 系 ，广 西 柳 州 ５ ５ ０ ） 广 ４ ０ ６
摘
要 ： 过研 究 Ｍａｗ ｌ粘 滞 阻尼 器耗 能 单 自 由度 结 构 的等 效 阻尼 ， 用 随 机 平 均 法 和 基 于 随 机 平 均 分 析 完 全 相 同 通 ｘｅ ｌ 运
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中 图分 类 号 ： Ｕ １ ． Ｔ ３ １ ３ 文 献 标 志 码 ： Ａ
０ 引 言
流体 阻 尼器 和 粘 弹 性 阻 尼 器 等 被 动 控 制 技术 广 泛 应 用 于 结构 抗 风 抗 震 与 加 固［３由于线 性 粘 滞 阻 尼 １］ －．
器考 虑 支 撑影 响 可用 Ｍａｗ ｌ模 型 描 述 【 ， 弹 性 阻 尼 器 也 可用 Ｍａ ｗ ｌ模 型 近 似 描 述 ［ ， 且 一 般 的粘 ｘ ｅｌ ”粘 ｘ ｅｌ １ 而 ． ］ 滞 阻尼 器 较 好 满 足 Ｍａｗ ｌ模 型 ［， ｘ ｅｌ ６ 即使 考 虑 安 装 支 撑 的影 响 ， 要 将 支 撑 刚 度 与 原 Ｍａ ｗ ｌ模 型 中 的弹 Ｊ 只 ｘ ｅｌ 性 元 件 刚 度 串联 。 可 用新 的 Ｍａ ｗ ｌ 型 描 述 ． 也 ｘ ｌ模 由于 地震 动 随机 模 型 的 合 理 性 和 精 度 有 待 进 一 步 完 善 ， 故
的 等效 准 则 ， 立 了可 直 接应 用 反 应 谱 法 的上 述 阻 尼器 的 等 效 阻 尼 计 算 公 式 ， 给 出 了 算 例 ， 证 了等 效 阻 尼 计 算公 建 并 验
式 的合 理 性 ． 关 键词 ： ｘ ｅ 模 型 ： 机平 均法 ； 效 阻 尼 Ｍａｗ ｌ ｌ 随 等
支 撑 刚 度 为 ， 结 构 计 算 简 图如 图 １ ａ ； Ｍａ ｗ ｌ 阻 尼 器 的 弹 性 元 件 刚 度 为 ｋ ， 尼 元 件 系 数 为 则 （ ）设 ｘｅ ｌ 阻 ｃ， 撑 刚度 为 ｓ 结 构 计 算 简 图如 图 １ ｂ ・ 图 １ ｂ 中 ， ｃ＝ ｋ＝ 支 ， 则 （） 在 （ ） 令 ｃ ，ｂ ＝ ， 在 地 震 作 用 下 ， １ ａ 则 图 （）
实 际 工程 的抗震 设 计 ． 目前 世 界 各 国仍 普 遍采 用 抗 震 反应 谱 设 计 法 ［ ７ ］ ．
由于 上 述 耗 能结 构 不 能直 接 应 用 反 应 谱 法 ， 工 程设 计 带来 极 大 不 便 ， 给 而应 用 反 应 谱 法 ， 理 确 定 上 合 述 耗 能 结 构 的 等效 阻尼 至 关 重 要 ． 机 平 均 法 是 一 类 预 测 结 构 随 机 响 应 的有 效 近 似 方 法 ， 上 世 纪 ７ 随 从 Ｏ年 代 至今 ， 随机 振 动理 论 的许 多 进 展 都应 用 了 随机 平 均法 “ ］ ． 本 文 应 用 随机 平 均 法 ， Ｍａｗ ｌ粘 滞 阻 尼器 耗 能 单 自由度 结 构 的 等 效 阻 尼 进 行 了 系统 研 究 ， 于 随 对 ｘｅ ｌ 基
第２ ２卷
（） 撑 刚度
图 １ 结 构 计算 简 圈
（ 等效阻尼的结构简图 ｃ ）
将 式 （） 式 （） 理 ， ： １～ ３ 整 得
＋ 础 ＋ ＝ 础 ・ （） ４
』 ｄ ｅ ． ｒ
：
Ｃ６
（） ５
机平 均 分 析完 全 相 同 的 等效 准 则 ， 建立 了可 直 接 应用 反 应 谱 法 的上 述 阻 尼 器 的 等 效 阻尼 计算 公 式 ．
１ 运 动 方程
设 单 自由度 结构 的质 量 、 刚度 和阻 尼 分 别 为 ｍ、 ｋ和 ｃ 线性 流体 阻 尼 器 的 阻 尼 常数 为 Ｃ． ，
教 育厅 科 研 项 目（５ ８ ５ ） 助 ． ０００２资 作者 简 介 ： 创第 ， 授 ， 士 ， 究 方 向 ： 构 抗 风抗 震 研 究 ，－ ｆ：ｃ ｕｎ ｄ１６ ＠１３ｃｒ・ 李 教 博 研 结 Ｅ ｍａ ｈ ｈ ａｇ ｉ９ ４ ６ ．ｏ ｌ ｎ
２
广 西 工 学 院学 报
和 １ｂ 均 可 按 图 １ｃ计 算 ， 结 构运 动 方 程 为 ： （） （） 且
， ｃ 十 ＋ ２一， ， ｃ ＝ ， ＋
１ ２ 拟
（） １
（） ２
ｃ ＝ ｌ ２ ＝
（） ３
收 稿 １ ：０ ０１ ．２ ８期 ２ １．２０ 基 金 项 目 ： 西 高 校 百 名 中青 年 学 科 带 头 人 计 划 项 目（ ２０ ０ １０ ７ ； 西 自然 科 学 基 金 项 目 （４ １０ ） 广 西 科 学 基 金 项 目 （５ ５２ ）广 西 广 ＲＣ ０６ ８４ １ ） 广 ０８０ １； ０７ ０ １ ；
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（） ６
２ 随机平 均 分析
运用 Ｖ ｎｄ ｒ ｏ 变 换 。 ａ ｅ Ｐｌ 令 （）Ａ（）ｏＯ ｔ ；（） ∞ （） ￡＝ ｔｃ ｓ（） ＝ ０ ＋ ｔ
立 ｆ＝ Ａ（） ｏ ｎ （） （ ・ ｔ ｏ ｉＯ ｔ ） ｔｓ
（） ７
（） ８
将 式 （ ） 式 （ ） 人 式 （ ）可得 ： ７和 ８代 ４，