当前位置:首页 >> 机械/仪表 >>

非线性粘滞性阻尼器的结构运动方程的解法


非线性粘滞性阻尼器的结构运动方程的解法 提要: 本文基于国内外现有的粘滞阻尼器性能试验和计算研究,提出单自 由度粘滞阻尼器的计算方法 文中给出了粘滞阻尼器非线性运动方程的解法,并 运用该方法进行了大量的比较计算,研究了这种解法的精度. 关健词: 非线性粘滞阻尼器 sap2000 1引言 粘滞性阻尼器是抗震被动控制中的一种十分有效的耗能减震装置,一般是 由缸体、活塞和流体组成。活塞

在缸筒内可作往复运动 活塞上有适量小孔,筒 内盛满流体, 利用活塞在粘滞性流体中运动消耗地震时输入结构的能量。国内外 关于粘滞性阻尼器的数值计算和试验研究都很多, 但大多数都局限于将其简化为 线性阻尼器模型再进行计算。但是当一个长周期的结构承受强烈的地面振动时, 线性的粘滞性阻尼器会产生额外的阻尼力,这对结构来说是不利的,而非线性的 粘滞阻尼器则不同, 它不但在结构运动速度很快时提供阻尼力,而且可以有效的 限制阻尼力的幅值。 采用非线性时程分析的方法求解单自由度系统的非线性的运动方程,可以 得出系统在动力荷载作用下的反应。目前,国内外学者对粘滞性阻尼器多采用等 效刚度等效阻尼模型进行非线性时程分析。但是等效模型将粘滞性阻尼器的刚 度、阻尼均简化为线性,会导致阻尼器应力应变曲线有一定程度的失真,将直接 影响到减震结构的时程分析结果。 为了保证减震结构设计的安全可靠,有必要对设有粘滞阻尼器的消能减震 结构进行更加深人,更加准确的非线性时程分析。为此,本文提出了一种非线性 时程分析的计算方法. 2非线性粘滞阻尼器 非线性粘滞阻尼器的力和位移的关系可以写成: (1) 其中 为对应不同速度指数a值零频率时的阻尼系数,a为正实数指数,其 变化范围在 0.1—1.0 之间。符号sgn(D)是一个正负符号函数。当a=1时, 方程(1)可写为 ,这时方程表示的是线性的粘滞性阻尼器;当 =0时,方程(1)可写为 , 这时方程表示的是纯摩擦阻尼器。因此a为非线性粘滞阻尼器的非线性特征量。 3单自由度系统的非线性运动方程的解法 安装有粘滞性阻尼器的单自由度系统运动方程为: (2) 其中m为质量,k为弹性刚度,c为线性阻尼系数, 为地面运动加速度。 当 , 时,方程(2)为非线性方程。在逐步积分的过程中,设时间步长加 t, 使用Wilson- 无条件稳定的积分方法,采用下列假设: 设 ,代替上式的 ,上式可改写为 因为粘滞阻尼器的系统非线性运动方程中,速度项为非线性项,因此在t十 时刻,用速度项来代替位移和加速度项,则: t十 时刻的加速度为: 那么将式(5) , (6)带入方程(2) 在t十 时刻的系统运动方程(2) 可写为: 式(7)是关于 的非线性方程,通过Newton-Raphson等求 解非线性方程的数值方法即可求解出 。则t+ 时刻的加速度、速度和位移为: 4 与sap2000的算法比较 为了验证这种方法的精度,考虑单自由度系统在四种不同工况下(详见表 1) ,与 sap2000 的算法进行比较。其中 sap2000 程序中所采用的是等效线性化 模型来求解非线性运动方程。单自由度体系的质量为 10000kg,刚度为 43865 KN/m,结构的阻尼比为 5%,则系统的周期为 ,非线性阻尼比为5%a输 人的地震波为EL波8度多遇地震。 图1、2、3、4是单自由度非线性阻尼器在多地震荷载作用下位移时程曲 线,其中粗线为本文所提出的算法求解出的位移,细线为 sap2000 所用算法求解 出的位移。表2为在四种工况下,本文所提出的算法求解出的位移、速度和加速 度曲线和 sa

相关文章:
粘滞阻尼器在连续梁桥抗震中的应用
建立结构动力 计算图式和相应地震振动方程, 使结构的非线性 [3] 地震反应分析...地震效应汇总 为对比采用粘滞阻尼器前后连续梁地震反 应,同时建立两个模型,一...
粘滞阻尼器材料的一些说明2
不等于 1 时通称非线性粘滞阻尼器材料的简要说明 ...2 硅胶: 主要控制指标:粘度特性、粘温性、压缩性能...按化学结构分:有甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基...
毛贵牛+某带粘滞阻尼器高层连体结构风振响应分析
连体结构顶部加速度是由脉动风的动力效应引起,粘滞阻尼器能 有效地控制结构顶部...本文 主要研究带粘滞阻尼器的结构体系,运动方程增加了非线性阻尼器一项,如式(2...
粘滞阻尼器
工程结构用液体粘滞阻尼器的结构构造和速度 指数 ...不等于 1 时 通称非线性阻尼器。 我们工程中常用...一种是粉 色胶泥状物质,一种无色透明粘滞性液体...
粘滞阻尼器的机制机理
结构耗能减震体系是将结构的某些非承重构件(如支撑、 剪力墙等) 设计成耗能杆...粘弹性阻尼 器和粘滞性阻尼器的耗能特征与耗能器两端的速度相关, 称为速度相...
粘滞流体阻尼器在结构抗震中的应用调查
粘滞流体阻尼器结构抗震中的应用调查上海力岱粘滞流体阻尼器, 是应用粘性介质和阻尼器结构部件的互相作用产生阻尼力的 原理设计、制作的一种被动速度相关型阻尼器...
建筑用液体粘滞阻尼器设计方法简介_图文
在破坏性地震震害分析中,结构内部附属结构、设备、...结构抗震如果使用液体粘滞阻尼器,本身没有刚度,也就...一般来说,非线性粘滞阻尼 器的减震特点是:在阻尼...
粘滞阻尼器的抗震分析
粘滞阻尼器作为一种抗震构 件,依靠其安全性、合理性、经济性,使用在越来越多的工程当中,本文通过介 绍粘滞阻尼器的构造, 分析其抗震原理,对粘滞阻尼器的抗震...
粘滞阻尼器在实际工程应用中相关问题讨论_陈永祁.pdf
大型结构工程中使用的液体黏滞阻尼器是一种技术含量...硅胶会变 得很稀,流动性很 大,粘滞性能也会一定...压阀两种装置,从而使油阻尼器呈现双线性特性。 这 ...
粘滞阻尼器的新纪元报告
世纪结构工程界最伟大的科技成果之一:结构的保护系统,特别是 各种耗能阻尼器,...非线性粘滞阻尼器理论与... 130页 免费 粘滞性阻尼器的设计方法... 6页 ...
更多相关标签:
非线性粘滞阻尼器 | 粘滞阻尼器 | 粘滞阻尼器参数 | 粘滞阻尼器设计原理 | 磁滞阻尼器 | 粘滞阻尼器怎么模拟 | 粘滞流体阻尼器 | 粘滞阻尼器等效刚度 |