论文部分内容阅读
传统的基础隔震系统是在土木结构中应用最广泛的抗震减灾措施,但由于其结构的阻尼和刚度不能随着外界载荷的变化而调节,只能抵御特定频率频段的地震,因此当设计地震频段外的地震发生时,即便安装了隔震系统的建筑,也会遭到破坏。可调的半主动控制隔震系统的开发必然是未来建筑结构隔震抗震的主要研究方向。磁流变弹性体的最大特性就是其刚度和阻尼在外加磁场作用下可以实现实时且可逆的控制,这些优点使其在隔震抗震领域具有广泛的应用前景。但由于磁流变弹性体的磁流变效应与其机械性能之间的矛盾,以及磁流变弹性体的磁导率相对较低等原因,限制了磁流变弹性体的实际应用。本文通过改进材料配比、优化制备工艺,提高了磁流变弹性体的性能,并对其性能进行了测试,在此基础上,设计了一款复合工况用磁流变弹性体隔震器,并对其性能进行了仿真验证,具体工作内容如下：(1).设计了线圈加磁和永磁体加磁相结合的加磁方式,并通过ANSYS仿真软件验证了其可行性。通过改进材料配比、优化制备工艺,制备了高性能的硅橡胶基磁流变弹性体。(2).在分析了相对磁导率测量原理的基础上,搭建了基于谐振电路的磁流变弹性体相对磁导率测试系统,实验研究了影响磁流变弹性体相对磁导率的因素,测得磁流变弹性体相对磁导率最高可达到4.8；以理论和实验相结合的方式研究了影响材料力学性能的因素,通过分析测试结果可知,羰基铁粉含量为70%的磁流变弹性体样品在磁场强度为400mT时磁流变效应可以达到96%。(3).设计了一款基于磁流变弹性体的隔震器,通过理论计算确定了励磁线圈的匝数,通过仿真分析验证了结构设计的合理性,并确定了隔震器中磁流变弹性体的最佳层数,优化了隔震器的结构设计。(4).根据磁流变弹性体的性能及所设计的磁流变弹性体隔震器结构,建立了隔震器的动力学模型；通过仿真分析研究了隔震器在不同外界振动激励振幅、不同激励频率及不同控制电流情况下其刚度、阻尼及最大受力等的变化情况,通过分析仿真结果可知,所设计的磁流变弹性体隔震器适用于低频震动环境,且可以通过控制外加输入电流的大小改变磁流变弹性体隔震器的刚度和阻尼以达到有效的隔震效果。