新型形状记忆合金—摩擦复合阻尼器及其减震性能分析

在“多种耗能机制共同耗能”理论的基础上,使用形状记忆合金(Shape Memory Alloys,SMA)材料对摩擦阻尼器进行改良设计,研发出一种新型SMA—摩擦复合阻尼器(SMA-Friction Compound Damper,SFCD)。阐述了SFCD的构造及工作原理,制作了试验试件,通过单轴拉压循环试验研究了其在循环荷载作用下不同位移幅值、加载速率下阻尼器的力学性能,对未安装和安装有SFCD的八层钢框架结构进行了时程分析。研究发现:1)SFCD在单轴拉压循环荷载作用下有很强的位移相关性,单位循环耗能可由位移幅值为3 mm时的41159.0 N·mm增大至12 mm时的217241.2 N·mm;2)SFCD能够将SMA的高耗能特性与传统摩擦耗能形式相结合,在不同加载速率下,阻尼器的耗能变化幅度仅为4.0%,受加载速率干扰较小,具有稳定的滞回性能和良好的耗能性能;3)SFCD对结构整体位移及残余位移起到的控制要好于速度及加速度,在所选地震波下对钢框架结构首层、顶层的位移控制均达到55%以上,减震率最大值达到70.26%。总体而言,大震作用下,SFCD的应用可实现显著的减震效果。