转动型摩擦阻尼器试验研究与理论分析

为研究不同摩擦材料和螺栓预紧力下转动型摩擦阻尼器的力学性能和稳定性,采用3种不同摩擦材料,设计9个转动型摩擦阻尼器试件,进行低周往复试验研究,对比分析了3种不同摩擦材料的转动摩擦机理、滞回性能、摩擦力、螺栓预紧力。对转动型摩擦阻尼器受力机理进行了理论分析,得到转动型摩擦阻尼器的摩擦力理论计算公式,使用刚塑性模型对阻尼器的恢复力模型进行了拟合。研究结果表明:(1)铜锌合金和铝镁合金摩擦材料的摩擦效应由犁沟效应和粘着效应共同作用,无石棉有机物摩擦材料以粘着效应为主;(2)阻尼器滞回曲线饱满,接近矩形,表现出良好的耗能能力;(3)铜锌合金和铝镁合金摩擦材料的摩擦力呈现逐渐增加的趋势,无石棉有机物摩擦材料摩擦力表现下降的趋势;(4)铝镁合金摩擦材料的螺栓预紧力比较稳定;(5)摩擦力理论计算公式与试验结果取得较好的一致性,可以用于阻尼器设计与分析;(6)刚塑性模型对铜锌合金和铝镁合金摩擦材料的阻尼器恢复力模型适用性较高。

新型转动型摩擦阻尼器抗震性能研究

提出了一种具有摩擦力臂放大功能的转动型摩擦阻尼器(以下简称“RFD”),阐述了其构造形式和转动方式。设计加工了1个大尺寸的试件,将其所受的碟形弹簧的预压力和摩擦力臂大小作为试验变量,进行低周往复荷载试验,分析了RFD阻尼器转动中心的改变、耗能能力和摩擦力的稳定性。试验结果表明:该转动型摩擦阻尼器打破了传统摩擦阻尼器只能通过施加更大预紧力或使用摩擦系数更大的材料提高耗能的传统想法,实现了通过增大摩擦力力臂提高耗能的目的;其转动中心有两处,分别为销轴处和下侧转动点;试件的荷载-位移曲线形状饱满,具有良好的耗能能力。通过不均匀系数和变异系数的分析,表明该摩擦阻尼器具有良好的稳定性。

基于转动型摩擦阻尼器滞回性能试验研究

为研究转动型摩擦阻尼器在静力反复荷载作用下的滞回性能,对6个转动型摩擦阻尼器试件进行拟静力试验研究,分析其工作机理、滞回性能、耗能能力及摩擦系数等并采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,与试验结果进行对比分析。研究结果表明:1)转动型摩擦阻尼器滞回曲线饱满,有较好的耗能能力;2)无石棉有机物摩擦力较为稳定,铝镁合金、铜锌合金阻尼器摩擦力离散性较大;3)增大阻尼器高强螺栓预紧力、单元数可增大阻尼器摩擦力,有效提高摩擦阻尼器耗能能力;4)铝镁合金耗能能力优于铜锌合金、无石棉有机物,无石棉有机物能量耗散稳定性优于铜锌合金、铝镁合金;5)铜锌合金、铝镁合金摩擦系数大于0.3,无石棉有机物摩擦系数约为0.16;6)有限元分析结果与试验值误差较小,有限元模型可以较好地模拟试验。