形状记忆合金耗能阻尼器设计的理论方法

形状记忆合金是近期发展起来的新型功能材料 ,在土木工程中的应用尚处于起步阶段。以Brinson本构模型为理论依据 ,建立了阻尼器的热力学非线性方程及其求解方法 ,并利用MATLAB编制的计算机软件进行了实例仿真。计算结果表明 ,形状记忆合金阻尼器具有较强的耗能能力。由于形状记忆合金在不发生塑性变形的情况下可以获得较大的滞回变形 。

PFD-SMA支撑体系滞回性能

对传统的Pall摩擦阻尼支撑体系进行了改进,充分利用Pall摩擦阻尼器和形状记忆合金的优点提出了一种Pall摩擦阻尼器和形状记忆合金(Pall-typed frictional damper-shape memory alloy,PFD-SMA)支撑体系.考虑几何非线性,采用ANSYS程序,根据摩擦力和SMA的刚度、支撑长度、最大恢复应变及弹性模量等,分析了PFD-SMA支撑体系的滞回性能.分析结果表明该体系具有较好的耗能能力,即使在抱死的情况下SMA支撑本身也会耗能;摩擦力与SMA刚度、长度以及弹性模量对其滞回性能都有影响.同时,该体系可因为SMA的超弹性、形状记忆效应而具有双重自复位功能.

PFD-SMA支撑体系的抗震性能

对传统的Pall摩擦阻尼支撑体系进行改进,提出一种PFD-SMA支撑体系,充分利用Pall摩擦阻尼器(PFD)和形状记忆合金(SMA)的优点,使该体系具有强耗能能力和自复位功能;考虑几何非线性采用ANSYS程序对SMA棒材和PFD-SMA体系进行分析。研究结果表明:SMA棒材具有较强的耗能能力,且可恢复应变大;在钢框架结构中采用PFD-SMA体系能有效降低结构的地震响应,提高结构的抗震性能,同时,该体系可通过形状记忆超弹性及形状记忆效应具有双重自复位功能,表明PFD-SMA体系具有良好的抗震性能。

复杂应力状态下SMA热力学方程的求解

建立了在复杂应力状态下的热力学本构关系 ,并针对纯剪状态下的具体问题建立了热力学非线性方程的求解方法 .利用MATLAB编写的数值计算程序 ,对形状记忆合金耗能弹簧进行了实例计算 .结果表明 ,所建立的方法适用于热力学方程的求解 。

形状记忆合金受弯杆的力学性能分析

以Brinson本构模型为理论依据,推导出任意截面形状的SMA杆在弯矩作用下横截面上的应力分布及马氏体百分数随截面高度变化的理论计算公式;对循环弯矩作用下杆件的耗能能力进行了分析,建立了完整的计算理论;并就等直矩形截面杆利用Matlab编制的程序进行了数值计算,得出了截面边缘最大应力和应变与外荷载弯矩的关系曲线、应力及马氏体百分数在截面高度上的分布曲线、耗能量与截面高度的关系曲线、耗能量与边缘最大应变的关系曲线,而且对这些曲线进行了讨论,认为SMA材料可以在结构振动被动控制中耗散由于弯矩荷载而引起的能量.

形状记忆合金热力学非线性方程的求解方法

形状记忆合金是近期发展起来的新型功能材料 ,在土木工程中的应用尚处于起步阶段 该材料的热力学本构方程是一个非线性方程 ,变量之间相互循环嵌套 ,给方程的求解带来许多困难 ,为了使该方程能在工程实际中得以应用 ,文章提出了一种以马氏体百分数为切入点的求解方法 ,并进行了实例验算 研究表明该方法简单可行、运算速度快、计算准确 。

部分加速度测量下结构恢复力与质量非参数化识别方法

传统的基于扩展卡尔曼滤波方法的结构非线性行为识别方法往往要求结构质量以及结构非线性恢复力的参数化模型已知。该研究为解决非线性结构质量,结构参数,非线性恢复力的识别问题,提出了一种两阶段识别方法;为提高计算效率采用遗忘因子扩展卡尔曼滤波算法结合等效线性模型实现结构非线性位置的定位,随后采用无迹卡尔曼滤波算法与恢复力的二重切比雪夫多项式非参数化模型识别结构参数,质量与恢复力。在对一个含形状记忆合金(SMA)阻尼器的多自由度体系的数值模型进行了数值模拟验证的基础上,设计了一个含SMA阻尼器的四自由度框架开展动力试验,验证了所提出方法对结构质量以及恢复力的识别效果。

Energy Dissipation Analysis of Bended SMA Bar in Isothermal State

The theory calculation formula is deduced about stress distribution in cross section and changes in Martensite percentages with the section height of random section shape bar under the action of the bending moment according to the Brinson's Constitutive Relation.The bar's energy dissipation capability under circulation of bending moment was analyzed and the calculation theory was set up. By using MATLAB program and the numerical calculation for uniform rectangle cross section bar, the relationships among the maximal stress and strain on cross section edge with bend load, the stress and Martensite percent's with cross section height, the energy dissipation capability with cross section height, and the energy dissipation capability with maximal strain on cross section edge are gained, also those curves are discused. It is put forward that the SMA material can be used for passive structure vibration control to dissipate energy of bend load.