工程结构线性滞回阻尼减震控制研究

常规位移相关型减震装置的减震效果通常会随着变形幅值的变化而发生改变，本项目将研究一种具有线性滞回阻尼特性的减震装置，其阻尼力值与变形值线性相关，其阻尼力方向与变形速度相同，其减震效果不受变形幅值的影响，其等效刚度为0，不会对结构振动频率产生显著影响，且其造价较低，适于推广应用。由于该减震装置具有线性特征，安装此装置的减震结构可以采用线性叠加原理进行求解，本项目将研究线性滞回阻尼减震结构基于等效粘滞阻尼模型的高精度分析方法。由于等效粘滞阻尼与振动频率相关，本质上有别于线性滞回阻尼，因而本项目将定义一种新的阻尼参数：滞回刚度比（线性滞回阻尼属性中的加载刚度与结构刚度之比），并研究线性滞回阻尼减震结构基于滞回刚度比的振型分解反应谱方法。基于典型工程结构的减震方案分析，研究线性滞回阻尼减震装置的适用范围及其优化布置算法。本申请项目的研究工作将为线性滞回阻尼减震装置的推广应用提供理论基础和技术储备。

针对常规位移型减震装置的减震效果通常会随着变形幅值的变化而发生改变的缺点，本项目研究了一种具有线性滞回阻尼特性的减震装置，其阻尼力值与变形值线性相关，其阻尼力方向与变形速度相同，其减震效果不受变形幅值的影响，其等效刚度为0，不会对结构振动频率产生显著影响，且其构造简单，造价较低，适于推广应用。本项目主要研究内容和取得的成果如下：1）基于变摩擦机理研发出具有线性滞回阻尼特征的阻尼器。理论分析、数值模拟和模型试验都证明了本项目构造方案的可行性和有效性；2）对阻尼器在循环加载条件下的温度变化情况进行了试验研究，结果表明加载频率对阻尼器核心部位的温度变化有显著的影响，因而建议位移型阻尼器的检测参数中应该考虑加载频率的影响；3）基于用户材料子程序接口开发了ANSYS和ABAQUS软件平台下的线性滞回阻尼单元，用于对安装线性滞回阻尼器的减震结构进行动力响应分析；4）采用复阻尼模型模拟线性滞回阻尼器的力学行为，对比分析了复阻尼属性和粘滞阻尼属性对结构动力响应影响的异同；5）基于典型工程结构模型，通过大量非线性时程分析，对比分析了包括线性滞回阻尼器在内的多种减震装置的减震效果，结果表明线性滞回阻尼器的减震效果优于具有固定屈服力的位移型减震装置；6）对线性滞回阻尼在调频质量阻尼减振控制中的应用进行了研究，结果表明线性滞回阻尼可以取得与粘滞阻尼相近的减振效果，考虑线性滞回阻尼器构造更为简单，其在调频质量阻尼减振技术中有较好的应用前景。