關(guān)于新型材料減震技術(shù)的現(xiàn)狀

文獻閱讀報告新型材料減震技術(shù)的現(xiàn)狀針對所給題目，就新型材料減震技術(shù)的現(xiàn)狀大體瀏覽了幾篇文獻，了解了近幾年來較新的減震材料，由于消能減震與隔震減震技術(shù)同屬被動工程減振技術(shù)，而又有本質(zhì)區(qū)別，本文針對題目默認為消能減震技術(shù)展開論述。一、研究背景地震是一種突發(fā)性、毀滅性的自然災害，結(jié)構(gòu)耗能減震技術(shù)已經(jīng)被證明是一種有效的結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)，通過在結(jié)構(gòu)中加入具有較大耗能能力的耗能器，正常使用情況下保證一定側(cè)向剛度，結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)，大震時隨著側(cè)向位移的增大，耗能器產(chǎn)生較大阻尼，集中耗能，降低結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)，避免主體結(jié)構(gòu)損傷。在結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)中，耗能減震技術(shù)占據(jù)著極其重要的地位，現(xiàn)已成為程抗震研究的主要發(fā)展方向之一，各國工程抗震專家和學者均積極致力于該技術(shù)的研究開發(fā)和推廣應(yīng)用。工程結(jié)構(gòu)減震控制的基本方法是在結(jié)構(gòu)的特定部位裝設(shè)某種裝置，以改變或調(diào)整結(jié)構(gòu)的動力特性，從而使工程結(jié)構(gòu)在地震作用下的動力反應(yīng)得到合理的控制，確保結(jié)構(gòu)能夠安全使用?，F(xiàn)代結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)的主要內(nèi)容可以按照是否有外部能源輸入的分類方法分類如圖1.1所示，國內(nèi)外許多學者對這些領(lǐng)域作了大量的研究，總結(jié)出一定的研究成果。圖1.1工程結(jié)構(gòu)減振控制分類FigureLICla^ficntieinofei^ineeriogstructunvibrationcontrol結(jié)構(gòu)減震控制根據(jù)是否需要外部能源分為被動控制、主動控制、半主動控制、智能控制和混合控制。被動控制(PassiveControl)是一種不需要輸入外部能源提供控制力且其控制過程不依賴于結(jié)構(gòu)反應(yīng)和外界干擾信息的控制方法。隔震、耗能減震和吸震減震等均屬于被動控制的范疇。耗能減振體系是在結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力構(gòu)件中嵌入或并聯(lián)能吸收、耗散地震能量的附加阻尼器，由附加的耗能元件消耗掉結(jié)構(gòu)中地震動輸入的能量，而主體結(jié)構(gòu)只吸收或存儲一少部分能量，從而保證主體結(jié)構(gòu)的安全?？捎孟率龉奖磉_E~E^E^-E^-E^ (1-1)去一由激勵傳給結(jié)構(gòu)的總能堡；電.一結(jié)冏幼能；虬一結(jié)構(gòu)彈性應(yīng)變能：鴕一結(jié)構(gòu)非彈性變形耗散能；電一輔助阻尼裝置耗散能量二、各種消能減震裝置常用的耗能阻尼器有金屬阻尼器、粘彈性阻尼器、摩擦阻尼器、粘滯阻尼器、復合阻尼器等幾種。下面介紹幾種常見阻尼器的新進展。2.1金屬阻尼器金屬阻尼器按材料分類則可分為:鉛阻尼器、形狀記憶合金阻尼器以及軟鋼阻尼器。根據(jù)受力狀態(tài),可分為扭轉(zhuǎn)型、剪切型、拉壓型及彎曲型金屬阻尼器，下文將通過受力狀態(tài)分類對金屬阻尼器研究現(xiàn)狀進行介紹。金屬阻尼器依靠金屬材料進入屈服后的延性耗散振動能量，屬于金屬內(nèi)摩擦阻尼器，結(jié)構(gòu)在風振或（和）小震作用下時，金屬阻尼器通常在彈性范圍內(nèi)工作，不起耗能作用，主要起提高原結(jié)構(gòu)剛度的作用;結(jié)構(gòu)在大震作用下時，其中的金屬阻尼器發(fā)生塑性變形消散地震輸入結(jié)構(gòu)的能量，從而保護結(jié)構(gòu)主體免受地震作用的破壞。2.1.1軟鋼阻尼器軟鋼阻尼器主要利用軟鋼進入塑性階段后的良好的滯回性能來耗散能量，目前常用的軟鋼阻尼器有梁式軟鋼阻尼器、鋼棒阻尼器、鋼元件阻尼器、平面外及平面內(nèi)屈服耗能鋼板阻尼器、偏心支撐及節(jié)點支撐類阻尼器、無粘結(jié)耗能支撐和耗能間柱等。下面簡單介紹平面外及平面內(nèi)屈服耗能鋼板阻尼器，平面外屈服耗能鋼板阻尼器主要依靠鋼板平面外彎曲的大應(yīng)力和大變形，使鋼板進入塑性階段來耗能。典型的平面外屈服耗能鋼板阻尼器有X形軟鋼阻尼器、三角形軟鋼阻尼器、開孔鋼板阻尼器和矩形鋼板阻尼器等。平面內(nèi)屈服耗能鋼板阻尼器主要依靠鋼板平面內(nèi)變形造成的設(shè)定區(qū)域內(nèi)的鋼板屈服來耗散能量。典型的平面內(nèi)屈服耗能鋼板阻尼器有蜂窩狀鋼板阻尼器、槽形鋼板阻尼器、圓洞軟鋼阻尼器和雙X軟鋼阻尼器等。（1）X型軟鋼阻尼器和三角形軟鋼阻尼器X形軟鋼阻尼器由多塊X形狀的鋼板疊加而成，如圖2.1所示。其減振原理是：通過X形鋼板的側(cè)向彎曲屈服來耗散結(jié)構(gòu)的振動能量，以達到減小結(jié)構(gòu)的振動反應(yīng)。該阻尼器的優(yōu)點在于鋼板相同厚度處的各點將同時達到屈服，這將充分發(fā)揮鋼板材料的塑性性能，大大提高其耗能能力。三角形軟鋼阻尼器由多塊三角形鋼板疊加而成，如圖2.2所示，其減振原理同X形軟鋼阻尼器。

圖2.1X型軟剛阻尼器的構(gòu)造圖圖2.1X型軟剛阻尼器的構(gòu)造圖圖2.2三角形軟鋼阻尼器的構(gòu)造圖（2）無粘結(jié)支撐阻尼器無粘結(jié)支撐阻尼器是近年來開發(fā)的一種新型金屬阻尼器，如圖2.3所示。它以內(nèi)核心鋼板作為耗能構(gòu)件，外方形（圓形或矩形）鋼管及填充灰漿為其提供側(cè)向約束。內(nèi)核心鋼板與灰漿之間涂了一層無粘結(jié)材料，這種材料的作用是確保核心鋼板上的軸力不傳到灰漿體和外鋼管上，保證核心鋼板自由拉壓變形，灰漿和外鋼管共同阻止支撐發(fā)生屈曲失穩(wěn)破壞，這些組件完美的結(jié)合，使該支撐在屈服后能產(chǎn)生穩(wěn)定、對稱的拉壓滯回性能。若將無粘結(jié)支撐中的灰漿采用無粘聚性材料（豆狀石礫、沙子、噴射泡沫等）代替，則可不需要無粘結(jié)層，構(gòu)造更加簡單，這稱為約束屈服支撐，是無粘結(jié)支撐的一種改進。無粘結(jié)支撐是一種在受壓與受拉時均能達到屈曲而不發(fā)生彎曲的軸力構(gòu)件，比傳統(tǒng)同心斜撐構(gòu)件具有更穩(wěn)定的力學性能。經(jīng)過合理設(shè)計的無粘結(jié)支撐不但具有高剛度與高韌性，并且其不彎曲的特性更能展現(xiàn)鋼材良好的滯回耗能能力，因此，無粘結(jié)支撐同時具有同心斜撐

和滯回型耗能原件的功能。該阻尼器具有良好的抗震應(yīng)用價值，已逐漸得到工程界的認可。內(nèi)城灰漿b外訥管在核心桐根內(nèi)城灰漿b外訥管在核心桐根和現(xiàn)漿上間的無粘站材料『脂核心柄板圖2.3無粘結(jié)支撐阻尼器（3）BLY100低屈服點鋼為材料制成的新型高性能剪切鋼板阻尼器低屈服點鋼（BLY100），伸長率可達50%，具有良好的延性，是理想的耗能材料。利用BLY100研發(fā)高性能剪切鋼板阻尼器，既可以保證阻尼器具有相同的初始剛度，又可以使阻尼器在小變形下進入屈服階段，消耗輸入結(jié)構(gòu)的能量，在小震和中震中具有比普通軟鋼剪切鋼板阻尼器更好的耗能性能。11101 小震和中震中具有比普通軟鋼剪切鋼板阻尼器更好的耗能性能。11101 11-205QLLO10011050420BLY100低屈服點鋼的拉伸性能試驗表明，鋼材具有較低的屈服強度及極限抗拉強度，伸張率超過50%，具有良好的塑性性能，跟普通軟鋼剪切鋼板阻尼器相比，能夠在更小的位移下進入塑性狀態(tài)消耗地震能量，在小震和中震中具有更好的耗能性能。高性能剪切鋼板阻尼器的ANSYS分析結(jié)果表明，阻尼器的力-位移的滯回曲線接近于平行四邊形，在正弦激勵波下，整個圖像形狀比較飽滿，具有很好的耗能能力。阻尼器屈服后，塑性幾乎在常應(yīng)力下發(fā)展，剛度較小，接近為零。對不同翼緣厚度的阻尼器ANSYS分析結(jié)果表明，當翼緣厚度較小時，阻尼器的側(cè)向剛度主要由腹板來決定。當翼緣沒有足夠的剛度來約束腹板的轉(zhuǎn)動，在滯回變形中，阻尼器的最大剪力在10%剪應(yīng)變之后會有明顯的下降，影響了阻尼器的耗能能力。翼緣厚度增大時，一方面減小了腹板中心區(qū)和邊緣受壓區(qū)的應(yīng)變，同時增大了邊緣受拉區(qū)的應(yīng)變，可能會加快該區(qū)域的受拉撕裂破壞。因此，合適的翼緣厚度，對阻尼器的耗能特性有重要的影響。對不同腹板形狀系數(shù)的阻尼器ANSYS分析結(jié)果表明，隨著腹板的形狀系數(shù)的減小，阻尼器的最大剪力逐漸增大，平面外屈曲變形逐漸減小，證明形狀系數(shù)較小時，厚度相同的翼緣能更好的約束腹板的邊界，避免腹板邊界發(fā)生過大的轉(zhuǎn)動。腹板形狀系數(shù)越小，使阻尼器最大剪力發(fā)生明顯下降的臨界剪應(yīng)變越大，具有更好的平面外穩(wěn)定性。高性能剪切鋼板阻尼器的試驗結(jié)果表明，阻尼器的剪力一剪應(yīng)變的滯回曲線是一個飽滿的平行四邊形，具有出色的耗能能力，能承受較大的剪切變形。表明較大的翼緣厚度可以有效約束腹板邊界轉(zhuǎn)動，減小腹板平面外屈曲，具有更加出色的耗能能力和滯回特性，這與ANSYS分析所得結(jié)論基本一致。為實現(xiàn)阻尼器穩(wěn)定的耗能特性。阻尼器的破壞形式，與ANSYS應(yīng)變分析結(jié)果基本吻合。而阻尼器ANSYS分析滯回曲線的最大剪力值比試驗所得較小，誤差約為5%?20%，說明ANSYS分析所得的阻尼器最大剪力有一定的誤差，數(shù)值模擬分析方法有待進一步改進。問題：仍有些問題需要做進一步的理論和試驗研究：1、多改變阻尼器的規(guī)格尺寸，例如：腹板厚度、翼緣形式、腹板高度，研究不同參數(shù)對阻尼器的影響規(guī)律。2、 研究用普通軟鋼作為阻尼器翼緣的性能特性，可有效降低阻尼器的制作成本。3、 ANSYS模擬分析能在一定程度上較好的模擬阻尼器的特性，但仍有一定的誤差，研究更好的方法精確模擬阻尼器的性能。4、 阻尼器抗疲勞性能的試驗研究。5、 加強阻尼器在新建建筑及已有建筑的加固的研究與應(yīng)用，便于在設(shè)計中推廣使用。（4）新型U型軟鋼阻尼器U型軟鋼阻尼器，其耗能元件結(jié)構(gòu)如圖所示，由腹板和兩翼緣組成。其中腹板為等截面板，兩翼緣為變截面板，整個阻尼器元件板厚相同。阻尼器元件兩翼緣端處留有螺栓孔，以便與其它結(jié)構(gòu)相連接。U型軟鋼阻尼器是利用U型阻尼元件有機組合的耗能裝置。它的結(jié)構(gòu)形式可以根據(jù)實際工程結(jié)構(gòu)的減振控制需要靈活設(shè)計，可將多個U型軟鋼阻尼器元件組合成不同結(jié)構(gòu)尺寸、承載能力和阻尼性能的復合U型軟鋼阻尼器。圖所示為將阻尼器元件通過串并聯(lián)方式形成的U型阻尼器。（a）U型鼠尼器元件構(gòu)位圖 （h）U型咀尼器元件尺寸I-腹板段*小翼緣段：3■螺桂孔；心腹板檢度；慶翼緣高度板厚；出叔板寬度:加?下腿緣寬度；上彝緣寬度；4蝶栓孔直徑。圖U型軟鋼阻尼器元件結(jié)構(gòu)組成圖U型軟剛阻尼器在該U型阻尼器元件受到反復荷載作用過程中,腹板是直接耗能部分，而翼緣段作為輔助部分可調(diào)整腹板的耗能能力。根據(jù)上圖腹板段各截面受相同軸力和彎矩作用。外部能量正是通過軸力和彎矩引起的大變形被吸收。設(shè)計中采用等截面形式的腹板，可使各截面的拉彎應(yīng)力情況一致，材料利用率提高，能更高效的吸收外部能量；阻尼器元件的翼緣部分由于各截面段受力不同，采用了非等截面的設(shè)計方式以減少材料的浪費。翼緣不但能為腹板提供支撐,而且還能通過調(diào)整其長短改變腹板處的彎矩大小，并控制阻尼器的位移和阻尼力。該阻尼器安裝在工程結(jié)構(gòu)中,其兩端承受相對位移的作用，當阻尼器兩端所受的相對位移作用較小時，即阻尼器所承受的相對位移小于屈服位移時,它處于彈性工作狀態(tài)，阻尼器沒有利用塑性性能消耗振動能量，但該阻尼器通過對工程結(jié)構(gòu)提供一定的剛度及反向作用力以減輕結(jié)構(gòu)的振動；當阻尼器兩端所受的相對位移作用較大時，即阻尼器所承受的相對位移大于屈服位移時，處于塑性工作狀態(tài)，阻尼器利用軟鋼材料的塑性變形耗散振動能量，以達到減輕結(jié)構(gòu)振動的目的。圖U圖U型阻尼器元件力學簡化圖圖U型阻尼器元件內(nèi)力圖在建筑結(jié)構(gòu)中使用耗能阻尼器有以下幾個注意點:1、 耗能阻尼器在結(jié)構(gòu)中的布置以各層均勻布置優(yōu)先，其次是隔層布置或薄弱層布置；2、 耗能器在結(jié)構(gòu)中布置時應(yīng)盡可能調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的對稱性,盡量減小結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心和剛度中心的偏差。此種布置措施可以減少地震動給結(jié)構(gòu)帶來的扭轉(zhuǎn)振動，使阻尼器能夠發(fā)揮最好的作用；3、 為避免阻尼器出現(xiàn)破壞，應(yīng)保證耗能阻尼器有一定的安全富余:位移型阻尼器的最大行程應(yīng)該大于所在層最大位移的130%,速度相關(guān)型阻尼器的最大速度大于所在層最大速度的130%；4、 根據(jù)國外文獻，支撐截面尺寸應(yīng)至少承受耗能阻尼器1.3倍的最大軸力。2.1.2形狀記憶合金SMA形狀記憶合金(ShapeMemoryAlloy，簡稱SMA)是一種兼有感知和驅(qū)動功能的新型功能材料。由于SMA獨特的形狀記憶效應(yīng)和超彈性等特性，在結(jié)構(gòu)振動控制和結(jié)構(gòu)的智能化方面表現(xiàn)出較為優(yōu)秀的性能，已成為土木工程領(lǐng)域的研究熱點，目前已開發(fā)出多種SMA耗能裝置，如：中心牽引(CT)型SMA阻尼器、自復位SMA阻尼器、拉伸型SMA阻尼器和剪刀型SMA阻尼器等。SMA耗能裝置與傳統(tǒng)裝置相比，具有耐久性好、耐腐蝕性好、使用期限長、允許大變形并且變形可恢復等優(yōu)點。常用的幾種記憶合金有NiTi合金、Cu基合金、Fe基合金等。其中，NiTi合金除了具有優(yōu)越的形狀記憶特性和超彈性外，還具有高強度、耐腐蝕、耐疲勞、低比重、彈性模量和人體骨骼相近以及良好的生物相容性，是目前應(yīng)用最廣泛的形狀記憶材料。表1-1給出了NiTiSMA和建筑鋼材的性能參數(shù)比較，從表中可以看出，NiTiSMA的屈服強度和鋼材的相當，但其可恢復應(yīng)變和極限應(yīng)力遠高于普通鋼材。表M[2fi]NiTiSMA和建筑鋼材的性能參數(shù)比較性能譽數(shù)NiTiSMA建筑鋼材奧氏體馬氏體靖點其)1240-13101500密度〔住巾任)6.45^W37.849X101熱住導率(W/cni'C)0280.1-1065船膨脹系數(shù)g113>10'566^10"11.7x1力學性質(zhì)可恢紅應(yīng)變達8%0,2%彈性模砒GPa)348321-41200屈服應(yīng)力(MPa)195-69070-140248-?17極限應(yīng)力(MPa)89^1900448-872極限伸長率25%20%泊松比0,330,27-0.30焊接性能—股很好化學性質(zhì)抗腐蝕性極好一般Dolce和Cardone在文章中，通過對一縮尺RC框架進行振動臺試驗，比較了SMA裝置和鋼屈曲耗能裝置的減震效果，試驗結(jié)果表明，SMA裝置能提供與屈曲耗能裝置相當?shù)暮哪苣芰Γ送?，SMA耗能裝置還具有良好的疲勞性能和自復位能力。韓玉林、李愛群等在一兩層鋼框架上安裝了8根SMA絲阻尼器，絲阻尼器由2根7mm的鐵絲和1根0.75mm的SMA絲串聯(lián)而成，對該鋼框架進行了振動臺試驗和數(shù)值模擬，結(jié)果表明，裝有SMA絲阻尼器的有控框架的振動衰減速度明顯快于無控框架，數(shù)值模擬結(jié)果顯示有控結(jié)構(gòu)的最大位移僅為無控結(jié)構(gòu)的15%，減震效果明顯。李惠和毛晨曦開發(fā)了兩種新型SMA被動耗能器一拉伸型SMA耗能器和剪刀型SMA耗能器如下圖所示，并將其安裝在一5層鋼框架模型上進行了振動臺試驗，試驗結(jié)果表明，兩種SMA耗能器均能減小結(jié)構(gòu)底層的位移反應(yīng)，但剪刀型耗能器的減震效果要比拉伸型耗能器好，這是由于剪刀型SMA耗能器利用了杠桿原理，使NiTi絲的變形為結(jié)構(gòu)層間變形的1倍，充分發(fā)揮了NiTi絲的大變形能力，消耗更多的地震能量。圖1-4拉伸型SMA阻尼器和斡刀型SMA阻尼器問題有以下一些問題需解決或做進一步完善研究：1、 只針對結(jié)構(gòu)仍保持彈性狀態(tài)而阻尼器進入非線性的情況，對結(jié)構(gòu)進行了7度多遇地震下的非線性時程分析，但是在罕遇地震下結(jié)構(gòu)進入彈塑性階段，對增設(shè)阻尼器后的結(jié)構(gòu)進行彈塑性分析將是進一步分析的內(nèi)容。2、 阻尼器總是和支撐一起與主體結(jié)構(gòu)相連，考慮安裝阻尼器時不同的支撐形式對結(jié)構(gòu)減震效果的影響需要作進一步系統(tǒng)的研究。3、 只分析了金屬阻尼器和自復位SMA阻尼器加固的案例，選用其他阻尼器進行耗能減震的研究還有待于開展。2.1.3超塑性合金阻尼器在一定的內(nèi)部條件或外部條件下,流變應(yīng)力極低且塑性極好的材料稱為超塑性材料。通常情況下延伸率大于100%的材料就可以稱為超塑性材料，材料表現(xiàn)出的這種現(xiàn)象則被稱為超塑性現(xiàn)象。材料超塑性自發(fā)現(xiàn)之日起，就引起了世界各國學者的廣泛關(guān)注和競相研究，并初步建立了比較全面的理論體系。常用的超塑性材料有Zn、Al、Ti、Mg、Ni、Cu等合金以及黑色金屬材料,現(xiàn)在有些陶瓷材料和復合材料也呈現(xiàn)出超塑性。根據(jù)其實現(xiàn)條件，超塑性材料可分為兩種:微細品粒超塑性材料和相變超塑性材料。微細品粒超塑性是指具有相當細的等軸品粒組織的材料所呈現(xiàn)出的超塑性，一般來說大多數(shù)超塑性材料都屬于這種類型。這種超塑性材料中大部分為共晶合金和共析合金。相變超塑性指的是在一定的應(yīng)力和（或）溫度條件下，材料經(jīng)過多次循環(huán)相變和(或)同素異形轉(zhuǎn)變而引起的延性增加的現(xiàn)象，通常這類材料并不必具有超細品粒。微細品粒超塑性材料目前主要應(yīng)用在超塑成形方面,涉及航空航天、建筑、交通、電子等領(lǐng)域。超塑成形過程中所需壓力小，為正常加工時的幾分之一到幾十分之一，對設(shè)備損耗較小。另外，利用材料的超塑性來加工零件，可一次成型，節(jié)約原材料，降低成本。并且，超塑成形加工的零件質(zhì)量較好，不會因材料的加工硬化引起零件成形后的變形，零件尺寸較為穩(wěn)定。但每種超塑性材料在成形過程中均需達到一定的條件，加工所需時間較長，且需耗費額外的能源。相變超塑性則較多地應(yīng)用在熱處理領(lǐng)域。如可以利用相變超塑性的原理，在加熱和冷卻循環(huán)的條件下,施加很小的荷載就可以將兩塊金屬焊接在一起。超塑性Zn-22Al合金阻尼器的研究現(xiàn)狀1998年開始,Longdon等研究報道了具有細品組織的Zn-22Al共析合金的超塑性。2008年,在室溫下,ShaoHuaXia等在應(yīng)變速率為4k1(3尸時獲得了延伸率為335%的Zn-22Al合金。2010年,孔令俊等利用軋后空冷的處理方式，在應(yīng)變速率為10's',時獲得了延伸率為213%的Zn-22Al合金。研究表明其前40個周期的應(yīng)力-應(yīng)變曲線沒有太大的差別，也就是說,這種材料制成的阻尼器在經(jīng)歷地震發(fā)揮作用之后基本可以不用更換而繼續(xù)使用。對于Zn-22Al合金在阻尼器方面的應(yīng)用，國外有TsutomuTanaka等在2003-2005年間報道了將超塑性Zn-Al共析合金應(yīng)用于地震減震器的研究工作。國內(nèi)有董雪花和孔令俊等用數(shù)值分析的方法分析了Zn-22Al合金阻尼器的減震性能。國內(nèi)公開專利方面，日本人櫛部淳道等在中國申請的專利“通過超塑性合金達成的木結(jié)構(gòu)住宅用的抗震減振器”(CN1809676)提出了利用超塑性合金Zn-22Al的性能制作減震器來達到減震的目的,主要安裝在木結(jié)構(gòu)住宅的柱與梁的交接處作耐震補強裝置來使用。超塑性Zn-22Al合金阻尼器的研究意義現(xiàn)在常用的金屬阻尼器多用鉛或軟鋼等低屈服點金屬制成。但是，鉛對人體有害,軟鋼等低屈服點金屬在地震過后往往會發(fā)生硬化的現(xiàn)象，需要檢查和更換。因此，如果一種材料不易加工硬化，那么其制成的阻尼器在經(jīng)歷地震后還能繼續(xù)使用，使用壽命長。同時，如果一種材料具有很低的屈服極限，并且具有很高的延伸率,那其制成的阻尼器就會對無論大小的地震都會有反應(yīng),且有很高的耗能能力。Zn-22Al合金具有較高的延展性和流變性能，且沒有明顯的硬化現(xiàn)象，是制作阻尼器的較理想的材料。因此,研究Zn-22AI合金在室溫下的力學性能和其在阻尼器上的應(yīng)用具有一定的工程意義。問題：有以下一些問題需解決或做進一步完善研究：1、 雖然得到了最大斷后伸長率為245%的塑性較好的合金材料Zn-22Al,但并不一定是室溫下塑性最好的。可以探索更多不同的加工工藝，使材料更適合用作阻尼器。2、 需對材料進行相應(yīng)的不同應(yīng)變速率下的動態(tài)試驗。3、 通過對兩種Zn-22Al合金制成的阻尼器進行數(shù)值模擬，得到了其較適合的阻尼器形式，還需對這種形式的Zn-22Al合金阻尼器進行相應(yīng)的實驗研究，并探索出更適合這種材料的阻尼器形式，對添加此種形式阻尼器的結(jié)構(gòu)進行實際模型的實驗研究。2.2金屬橡膠阻尼器金屬橡膠(MetallicRubber,MR)是一種均質(zhì)的彈性多孔材料，是將螺旋狀態(tài)的金屬絲卷成彈簧卷有序地排放在沖壓或碾壓模具中，再經(jīng)過編織、沖壓成型而成的。由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是金屬絲相互交錯勾聯(lián)形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，類似于橡膠的大分子結(jié)構(gòu)，具有所選金屬固有的特性，又具有類似橡膠的彈性，因而得名。在外加載荷作用下，金屬絲彈簧卷之間將發(fā)生摩擦、滑移、擠壓和變形，耗散大量的能量而起到阻尼減震作用。由于它本質(zhì)上是一種金屬材料，因此比真實的橡膠適應(yīng)環(huán)境能力強，具有阻尼大、重量輕、柔韌性好、吸收沖擊能、不懼高低溫作用、不易老化等特點。目前由金屬橡膠制成的隔震器由于在高低溫、腐蝕環(huán)境等特種工況下均具有良好的隔震性能，因此在工程機械、海洋船舶等領(lǐng)域均有應(yīng)用。特別是航空航天等國防領(lǐng)域中,具有廣泛的應(yīng)用前景。金屬橡膠材料的研制成功，不僅擴大了已有金屬材料的適用范圍，而且解決了某些構(gòu)件在特殊工作環(huán)境中對材料提出的特殊性能要求，例如它可以滿足航空航天用空間飛行器在高溫、高壓、高真空、超低溫、腐蝕性介質(zhì)及劇烈振動等環(huán)境下的阻尼減振、過濾、密封等問題。應(yīng)用實踐證明，金屬橡膠產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，尤其適用于特殊工況下工作的機構(gòu)，表現(xiàn)出的優(yōu)良特性是一般材料所無法比擬的，它是普通橡膠的最佳替代品。目前大多數(shù)隔震器都只對結(jié)構(gòu)的水平方向地震響應(yīng)進行有效隔震，金屬橡膠耗能裝置在土木工程領(lǐng)域，尤其在剪力墻結(jié)構(gòu)中很少作為耗能減震裝置而應(yīng)用。因此開發(fā)具有雙向水平和豎向減震能力且構(gòu)造簡單的新型耗能減震裝置十分必要?；谶@樣的研究背景，提出開發(fā)基于不銹鋼絲金屬橡膠材料的新型耗能減震裝置，并對金屬橡膠三個空間方向的力學性能進行了研究。鑒于金屬橡膠材料良好的力學性能，設(shè)計以金屬橡膠為核心材料的套筒型阻尼器，安置于框架剪力墻連梁結(jié)構(gòu)中，確保耗能器變形可自回復，不需替換，為耗能減震剪力墻結(jié)構(gòu)體系研究提供了新的思路。問題有以下一些問題需解決或做進一步完善研究：1、 金屬橡膠性能改進。研究如何提高金屬橡膠耗能減震材料的剛度和阻尼性能，改善金屬橡膠的制備工藝，考慮在其中摻加高分子聚合物（硅橡膠），進行材料復合處理。不僅可以解決其耐腐蝕性差、易氧化等問題，而且增加MR阻尼器的滯回耗能能力。2、 耗能減震體系的優(yōu)化設(shè)計。結(jié)構(gòu)中阻尼裝置的參數(shù)設(shè)置和布置方式關(guān)系到能否合理設(shè)計耗能減震體系。今后的工作是進一步研究阻尼器參數(shù)優(yōu)化，尋求一種更加合理及有效的阻尼器的數(shù)量及布置優(yōu)化方法。3、 進一步研究結(jié)構(gòu)損傷模式量化方法，確定損傷指標在不同類型構(gòu)件中的匹配以及研究損傷指標在結(jié)構(gòu)中的分布規(guī)律。3新型電磁阻尼器用強磁性材料制做電磁阻尼器是創(chuàng)新的工作，對電磁阻尼器的構(gòu)造、基本性能、運動參數(shù)（如頻率和幅值）及幾何參數(shù)（如渦流板厚度和面積）對其性能影響等進行了研究。研究結(jié)果表明：隨著頻率、幅值、工作面積的增大，阻尼力會增大；而且由于電磁阻尼器的構(gòu)造簡單巧妙、工作頻率寬、性能較好，因此可以廣泛應(yīng)用于土木、汽車及機械等領(lǐng)域的減振（震），是一種很有前途的減振器。由電磁感應(yīng)定律知道金屬板在磁場中運動會產(chǎn)生渦流同時轉(zhuǎn)化為電阻熱而耗散掉，電磁阻尼器即基于此原理而開發(fā)的。電磁阻尼器構(gòu)造主要由2個具有相對運動的部件組成：磁源和感應(yīng)元件。磁源理論上可以采用電磁或永磁，感應(yīng)元件理論上可以采用感應(yīng)線圈或渦流板，根據(jù)土木工程特點（如使用周期較長等）并經(jīng)過多方面研究探討，磁源采用強永磁材料（強永磁材料如做防護層退磁不大，可以滿足工程要求，并且我國富含強磁性材料），感應(yīng)元件采用軟磁性材料制作的渦流板。展望用強磁性材料制作電磁阻尼器是一項創(chuàng)新的工作，從模型構(gòu)造和試驗結(jié)果來看：其構(gòu)造簡單、巧妙，造價不高、體積不大、安裝方便、性能較好；研究發(fā)現(xiàn)由不同渦流板邊界形狀可以得到不同的阻尼力與位移滯回曲線，這一點對優(yōu)化設(shè)計和不同工程需求很有幫助；同時由于較高頻率時性能也較好，因此電磁阻尼器不僅可以用于土木領(lǐng)域減振（震），而且也可以廣泛用于汽車、機械等領(lǐng)域的減振，所以是很有應(yīng)用前途的阻尼器，值得進一步深入細致的研究。以上僅做了少量模型試驗，得到了一些定性和初步結(jié)論，定量結(jié)論和制作出實際產(chǎn)品尚需繼續(xù)做大量試驗研究和理論推正，在研究中可能還會不斷有新問題和有意義的成