形状记忆橡胶研究现状

介绍了形状记忆橡胶的结构特征、记忆机理及研究现状,指出了当前形状记忆橡胶材料的应用领域与发展趋势。

形状记忆合金橡胶对高架桥梁碰撞减震效果的试验研究

地震作用下,高架桥梁相邻主梁间的碰撞会引起结构位移和加速度响应增大、应力提高,导致混凝土开裂、脱落和伸缩缝被挤压破坏,甚至引发桥梁落梁和倒塌等,因此采取减轻或者避免桥梁结构在地震作用下碰撞的措施显得尤为必要。设计制备了具有变形自恢复能力的形状记忆合金橡胶碰撞缓冲器,通过桥梁地震碰撞的振动台试验,研究了形状记忆合金橡胶缓冲器对桥梁碰撞的控制效果,提出了碰撞缓冲器吸能效率和结构自身耗能控制率指标。研究表明,形状记忆合金橡胶碰撞缓冲器具有稳定的吸能效率,能够大幅度降低桥梁结构碰撞加速度和碰撞力,这对于提高城市交通网络的地震安全性能具有重要意义。

形状记忆合金金属橡胶阻尼器防高墩桥梁地震碰撞振动台试验研究

为研究形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)金属橡胶减振器防高墩桥梁地震碰撞效能,采用ElCentro、Taft和人造地震动,进行了高墩桥梁钢模型地震碰撞试验和防高墩桥梁钢模型试验(设置SMA金属橡胶阻尼器),详细对比分析了SMA金属橡胶阻尼器控制效能.结果证明,由于SMA金属橡胶具有良好的阻尼性能,且其随变形的增加刚度增大,故SMA金属橡胶阻尼减振器能有效地减轻高墩桥梁地震碰撞效应,起到限位器的作用.

形状记忆合金金属橡胶自回复减震(振)器的性能试验研究

形状记忆合金金属橡胶(Shape Memory Alloy Metal Rubber,SMAMR)是在金属橡胶基础上改进的一种新型减振材料,在减震(振)器发生塑性变形之后,形状记忆合金金属橡胶可以通过加热诱发金属橡胶中的形状记忆合金丝发生相变,从而达到变形自回复的目的。本文通过对8个金属橡胶试件的静力和动力压缩试验研究发现,形状记忆合金金属橡胶力学性能稳定,并且形状记忆合金金属橡胶减震(振)器的塑性变形可以通过升温进行自回复,而不需要更换新的减震设备。

形状记忆合金橡胶层状力学模型研究

形状记忆合金橡胶是一种具有复杂多孔结构的隔振和减振阻尼材料,根据其微观结构进行层状分解,结合试块压缩刚度非线性特征得到其力学本构模型。通过引入微曲梁接触对单元,建立模型物理量与材料细观及工艺参数之间的关系,得到形状记忆合金橡胶基本单元的接触刚度;由试件非线性刚度分析得到加载、卸载过程中材料内部微曲梁接触点数量的变化,进而建立形状记忆合金橡胶层状压缩本构模型。结果表明:该模型可以考虑形状记忆合金橡胶的材料参数、加工工艺参数以及加、卸载过程中静摩擦力和滑动摩擦力的影响,更接近形状记忆合金橡胶内部微弹簧线匝的受力状态;参数分析结果表明,形状记忆合金橡胶的弹性模量随着名义密度、形状记忆合金丝直径和摩擦系数的增大而提高。

多遇地震下SMA-叠层橡胶支座力学性能模拟

为研究所设计的形状记忆合金(SMA)-叠层橡胶支座在多遇地震下的隔震性能.采用Auricchio&Sacco本构模型对SMA材料进行数值模拟,验证此本构模型能够较好的描述SMA材料的超弹性特性;对SMA材料进行了超弹性拉伸试验,研究了应变幅值、加载速率和循环次数等因素对SMA超弹性力学性能的影响;通过建立SMA-叠层橡胶支座模型,有限元分析得到恢复力-位移滞回曲线,分析了位移和荷载变量对支座的等效水平刚度、等效阻尼比和单位循环耗能的关系.结果表明:SMA-叠层橡胶支座在多遇地震下表现出较好的耗能能力和水平刚度,且随着地震灾害的加剧,这些优良特性表现出稳定上升趋势,说明SMA-叠层橡胶支座确实具有有更理想的隔震效果.

形状记忆合金橡胶支座剪切性能及自恢复特性研究

对两类工艺(Ⅰ、Ⅱ类)制备的自复位形状记忆合金橡胶支座进行循环剪切试验,系统研究其在不同加载频率、加载幅值、加工工艺及预加压缩荷载工况下的剪切性能,并对产生残余应变的形状记忆合金橡胶支座进行升温自恢复及力学性能试验。研究结果表明:两类形状记忆合金橡胶隔震支座的剪切性能稳定,等效阻尼比随剪切幅值的增大而提高;通过预加压缩荷载可以大幅提高形状记忆合金橡胶隔震支座的剪切刚度和耗能能力。两类试件都能通过升温消除残余应变,其中Ⅱ类试件与升温前的力学性能稳定,具备很好的重复性。

基于形状记忆合金橡胶碰撞缓冲器的相邻单自由度结构地震碰撞减震分析

相邻结构在强震作用下的碰撞会引起加速度放大、应力损伤甚至破坏。基于形状记忆合金橡胶的非线性应变硬化和摩擦耗能特性,对比研究相邻单自由度结构体系在安装/未安装形状记忆合金橡胶垫情况下的地震碰撞过程,分析形状记忆合金橡胶垫轴向刚度对结构碰撞减震指标的影响规律。研究表明:形状记忆合金橡胶碰撞缓冲器具有高弹性、高阻尼和非线性硬化的特性,能够延长碰撞作用时间,有效降低结构碰撞响应,降低幅度在90%以上;轴向刚度是其碰撞减震控制效果的敏感参数,减震控制效果随轴向刚度降低而增加。