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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划阻尼滑动材料结构动力学中的阻尼摘要：静止的结构，一旦从外界获得足够的能量，就要产生振动。在振动过程中，若再无外界能量输入，结构的能量将不断消失，形成振动衰减现象。振动时，使结构的能量散失的因素的因素称为结构的阻尼因素。本文列举了常见的几种阻尼模型以及其适用条件，关键词：阻尼，粘性阻尼，滞变阻尼，比例与非比例阻尼1、粘性阻尼粘滞阻尼的模型1865年，Kelvin提出固体材料中存在内阻尼，为了描述这种内阻尼，他借用了粘滞性模型，提出固体材料的内阻尼与粘滞流体中的粘滞阻尼相似，与变形速度有
2、关。1892年，Vougt发展并完成了此理论，形成了粘滞阻尼模型，其数学表示为?d=?其中?为材料的粘滞阻尼常数，?为材料应变，?为材料应变速率。粘滞阻尼的适用线性粘滞阻尼模型很好描述了粘滞液体中结构的耗能特性，但将此模型用于描述固体材料的内阻尼，则缺乏物理实验基础，其能力耗散系数与振动频率成不合理性已经被许多实验证实。?2、滞变阻尼滞变阻尼的模型在粘性阻尼模型的基础上，为了保证结构振动时每周消耗掉的能量与结构振动频率的增加而线性增加，提出迟滞阻尼模型，如下：fd=h?x?式中，h为材料迟滞阻尼常数，?为振动频率，h/?可以看作一个与频率相关的阻尼因子。滞变阻尼的适用实际工程中，通过阻尼比的选
3、取使粘性阻尼的理论能正确反映所有频率情况下的体系耗能是不可能的，方法是使阻尼比?的选取能较为正确的反映感兴趣频段内的耗能能力，通常取外荷载频率等于结构自振频率。3、库伦阻尼库伦阻尼模型该阻尼模型经常被用来表示被铆接或者栓接的两个结构单元的摩擦。有库伦定律：fd=?N式中，fd为库伦阻尼力，?为摩擦系数，N为正压力。库伦阻尼的适用库伦阻尼描述来自于长压力下的两个干滑动表面支教的干摩擦。在实际工程中，该阻尼模型经常被用来表示被铆接或者栓接的两个结构单元之间的摩擦。4、比例和非比例阻尼比例和非比例阻尼模型比例阻尼模型，阻尼矩阵C可以表示为质量矩阵M和刚度矩阵K的线性组合。即C?M?K,?其中?，?均
4、为比例常数若阻尼矩阵为可以正交化为对角矩阵，该阻尼为正交阻尼，或者比例阻尼，否则称为非比例阻尼。比例和非比例阻尼的适用比例阻尼模型的是微利数学计算的方便，在求解多自由度系统的运动方程时，由于质量和刚度均有带权的正交性，故质量和刚度可以对角化。参考文献1刘晶波，杜修力.结构动力学M.北京：机械工业出版社，浅析结构阻尼院系:土木工程学院班级:研1404姓名:张晓彤学号:3日期:XX年11月24日摘要：结构阻尼是描述振动系统在振动时能量损耗的总称。包括DTC东泰五金阻尼、阻尼铰链、阻尼滑轨粘性阻尼、干阻尼、滞后阻尼和非线性阻尼。本文主要总结和阐述了阻尼减震结构的概念与原理，结构减震控制的原理与概念，
5、耗能减震的概念原理与分类，以及粘滞阻尼、金属耗能、粘弹性阻尼、摩擦耗能减震的原理与概念，以及各自的应用范围。关键词：减震金属耗能摩擦耗能粘弹性阻尼粘滞阻尼前言地震和风灾害严重威胁着人类的生存和发展，自从人类诞生以来人们就为抗拒这两种自然灾害而奋斗。随着科学技术和人民生活水平的提高，预防与抵御地震和风灾的能力也在不断的提高，结构减震控制技术作为抗御地震的一种有方法，也得到了发展和应用，并成为比较成熟的技术，结构减震控制方法改变了通过提高结构刚度、强度和延性来提高结构的抗震抗风能力的传统抗震抗风方法，而是通过调整或改变结构动力特性的途径，改变结构的震动反应，有效的保护结构在地震强风中的安全。在结构
6、中加入耗能器来控制结构的地震和风振反应的耗能减震方法是结构减震控制技术中一种有效、安全、可靠、经济的减震方法。1阻尼结构的概念与原理结构减震控制的基本概念传统的结构抗震方法是通过增强结构本身的抗震性能来抵御地震作用的，即由结构本身储存和耗散地震能量，这是被动消极的抗震对策。由于地震的随机性，人们尚不能准确的估计未来地震灾害作用的强度和特性，按照传统抗震方法设计的结构不具备自我调节功能。因此，结构很可能在地震或风荷载作用下不满足安全性能的要求，而产生严重破坏或倒塌，造成重大的经济损失和人员伤亡。合理有效的抗震途径是对结构安装抗震装置系统，由抗震装置与结构共同承受地震作用，即共同存储和耗能地震能量
7、，以调节和减轻结构的地震反应。这是积极主动的抗震对策，也是目前抗震对策中的重大突破和发展方向。结构减震控制的分类结构减震控制根据是否需要外部能量输入可分为被动控制、主动控制、半主动控制、智能控制和混合控制。耗能减震的概念结构耗能减震技术是在结构物的某些部位设置耗能装置，通过耗能阻尼装置产生摩擦、弯曲、弹塑性滯回变形来耗散或吸收地震输入结构中的能量，以减小主体结构地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到减震控制的目的。耗能阻尼装置元件和支撑构件构成耗能部件，装有耗能部件的结构称为耗能减震结构。耗能减震的原理耗能减震结构在小震和设计风荷载作用下，耗能部件基本处于弹性状态，主要给主体结构提供足够的
8、刚度或阻尼，使耗能减震结构满足正常使用的要求；在中震、大震及强震作用下，耗能阻尼装置元件率先进入耗能工作状态，产生较大的阻尼，大量耗散输入结构中的能量，迅速衰减结构的动力反应，而主体结构不出现明显的非弹性变形，从而确保结构在强震或强风中的安全性和正确使用。耗能减震的原理可以从能量的角度来描述，结构在地震中任意时刻的能量方程为：对于传统抗震结构:Ein?Ee?Ek?Ec?Eh对于耗能减震结构：Ein?Ee?Ek?Ec?Eh?Ed在上述能量方程中,EeEkEeEk仅仅是能量的转换,不导致能量消耗,Ec和Ec一般只占总能量的很小部分，可忽略不计。对于传统的抗震结构，主要依靠Eh消耗输入结构的地震能量
9、，因此结构构件在利用自身变形耗能的同时，构件本身将遭到损伤甚至破坏，而且耗能越多，破坏越严重;而对于耗能减震结构，耗能减震器或耗能元件在主体结构进入非弹性状态前率先进入耗能工作状态，充分发挥耗能作用，耗散大量输入结构的地震能量，因而结构本身需耗散的能量很少，结构反应将大大减小，从而有效地保护了主体结构，使其免受损伤而破坏。耗能减震装置的类型耗能减震装置可以用不同的材料、不同的耗能机制、不同的构造来制造。目前，研究开发的耗能减震装置种类很多，从耗能减震装置与位移和速度的相关性来分，可以分为位移相关型和速度相关型及位移-速度相关型耗能器，从耗能器制造所用的材料可以分为金属耗能器、粘弹性耗能器和智能
10、材料耗能器，从耗能器的耗能机制可以分为摩擦耗能器、弹塑性耗能器、粘滞耗能器和电磁感应式耗能器，从受力的形式上可以分为弯曲型、剪切型、扭转型、弯剪型和挤压型耗能器。耗能阻尼器可以增加结构阻尼和刚度，减小结构在地震作用下的动力反应。结构在地震时会产生一定的变形，如果将这种变形的建筑比作一个驼背的人，则耗能阻尼器就好像是扶杖，它可以增加刚度和阻尼，使得结构不至于倒塌。2各耗能减震的概念与原理摩擦耗能减震的概念与原理摩擦耗能隔震结构在建筑物上部结构和下部基础之间采用石墨、云母片、砂粒层之类的材料作为摩擦耗能隔震层，当地震发生时通过隔震层的摩擦耗能来减少输入上部结构的地震能量，减小结构地震反应以保护结构
11、的安全。摩擦耗能隔震结构不但建造简单、造价便宜，而且其最大的优点是没有明确的周期，因此对于不同周期特性的地震作用都能起到一定的隔震作用，但是，摩擦耗能隔震层也存在一定的不足，具体如下：动摩擦系数不易掌握，另外由于老化、侵蚀或磨碎等原因还将引起摩擦系数的改变；摩擦面太大，不易做到受力均匀；没有自复位功能，上部结构可能会产生过大的滑动移动，震后复位困难。鉴于上述缺点，单纯靠采用摩擦耗能隔震层来对结构进行耗能减震控制，其控制效果便显得不是很突出，也缺乏工程实用性及适用性，因此，目前采用较多的是复合摩擦耗能隔震装置，即在隔震层中，通过附加复位装置或限定装置以防止上部结构产生过大的滑动位移。摩擦耗能支撑
12、结构在结构中安装带有摩擦耗能器的支撑结构，利用摩擦耗能器的摩擦来耗能，并通过耗能支撑与结构的相互作用来减小结构动力反应，以保证结构的安全性和适应性。一般来说，摩擦耗能装置可以采用不同的机械组合方式和不同的摩擦介质，但其基本机理都是一致的，通过滑动摩擦做功来耗散输入结构的能量。对于摩擦耗能隔震结构，由于摩擦耗能隔震层自身存在一定的不足，使其不能广泛推广应用于实际工程中，取而代之的更多是采用技术更为成熟的叠层橡胶隔震支座。目前，对于采用摩擦耗能原理对结构进行减震控制，主要是指在结构的某些部位设置摩擦耗能装置，通过耗能装置所产生的摩擦滞回变形来耗散地震输入结构中的能量，以减小主体结构地震反应，从而避
13、免结构产生破坏或倒塌，达到减震控制的目的。摩擦耗能装置及摩擦耗能结构的耗能机制在实际工程中，通常在框架结构中安装由摩擦耗能装置和支撑共同组成的摩擦耗能支撑，形成摩擦耗能支撑框架。在风荷载和小震作用下，摩擦耗能支撑不产生滑动，主体结构处于弹性状态，摩擦耗能支撑相当于普通支撑仅为结构提供足够的抗侧刚度，满足其正常使用的要求，在中震或大震作用下，摩擦耗能支撑在主体结构构件屈服之前，按预定滑动荷载产生滑移，提供了依靠摩擦耗散能量的机制，同时由于摩擦耗能器滑移时只承担固定的荷载，即摩擦耗能器起滑动摩擦力保持不变，其余荷载仍由结构来承担，这时在结构的其他楼层间将发生力的重分配，促使其他所有的摩擦耗能器产生
14、滑移共同耗能，地震能量大部分由摩擦耗能支撑消耗，主体结构只承担一小部分的能量，从而避免或延缓主体结构产生明显的非弹性变形，保护主体结构在强震中免遭破坏。摩擦耗能支撑在滑移过程中不仅消耗了大量地震能量，而且在滑移过程中还改变了原结构的自振频率和基本振型，减小了结构的振幅，避免了结构的共振或准共振效应，进一步避免结构产生严重破坏。粘弹性耗能减震的概念与原理粘弹性阻尼器是一种有效的被动减震控制装置，它主要依靠粘弹性材料的滞回耗能特性，给结构提供附加刚度和阻尼，减小结构的动力反应，以达到减震的目的。典型粘弹性阻尼器是由两个T形钢板夹一块矩形钢板组成，T形约束钢板与中间钢板之间夹有一层粘弹性材料，在反复
15、轴向力作用下，T形约束钢板与中间钢板产生相对运动，使粘弹性材料产生往复剪切滞回变形，以吸收和耗散能量。耗能装置的耗能能力可以用其在力作用下发生位移时所作的功来衡量，也就是可以用力与位移的关系曲线所包络的面积来表示，包络的面积越大，耗能的能力就越大，减震的效果就越明显。粘弹性阻尼器滞回环呈椭圆形，具有良好的耗能性能，它能同时提供刚度和阻尼，由于粘弹性材料的性能受温度、频率、应变和幅值等因素的影响，大量的研究结果表明，其耗能能力随着温度的增加而降低，随着频率的增加而增加，在高频下，随着循环次数的增加，耗能能力逐渐退回至某一平衡值，当应变幅值小于50%时，应变的影响不大，但在大应变的激励下，随着循环次数的增加，耗能能力逐渐退回至某一平衡值。粘弹性阻尼器通常安装在主体结构两点间相对位移较大处，由于在地震或强风作用下两点间产生往复的相对位移，因此，耗能阻尼器也作往复运动，从而带动粘弹性阻尼材料变形而耗散结构中的能量；粘弹性阻尼器还可以安装在互联结构中和多结构联
