结构振动控制中金属型阻尼器的进展
新型材料―形状记忆合金阻尼器(SMA)的减振技术和工程应用
新型材料―形状记忆合金阻尼器(SMA)的减振技术和工程应用摘要形状记忆合金（SMA）是一种在结构振动控制领域具有广阔应用前景的智能材料。
本文介绍了形状记忆合金最显著的两个特性：形状记忆效应和超弹性，并详细总结了形状记忆合金在结构振动控制中的应用。
关键词：形状记忆合金；减振；应用abstract形状记忆合金是一种智能材料，在结构振动控制领域有着广阔的应用前景。
本文介绍了形状记忆合金的两个重要特性：形状记忆效应和超弹性，总结了其最新的应用说明。
关键词：形状记忆合金；阻尼；应用1前言形状记忆合金是一种新型功能材料，具有许多特殊的力学性能。
与其他金属耗能器相比，采用形状记忆合金超弹性效应（SE）设计的被动耗能器具有耐久性好、耐腐蚀性好、使用寿命长、变形量大、变形恢复快等一系列优点，因此在结构振动控制领域具有良好的应用前景[1-4]。
形状记忆合金被设计成耗能器用于土木工程结构的振动控制是从上世纪90年代初开始的,并且到目前为止,大多数研究主要针对形状记忆合金的超弹性性能展开。
例如,graesser[5]等人提出的用于桥梁结构的2形状记忆合金的发展历史形状记忆合金的形状记忆效应早在1932年就被美国学者olander在aucd合金中发现了，在1948年苏联学者库尔久莫夫等曾预测到有一部分具有马氏体相变的合金会出现热弹性马氏体相变，在1951年张禄经和t.a.read报道了原子比为1:1的csci型aucd合金在热循环中会反复出现可逆相变，但是都未引起人们足够的注意。
形状记忆合金是一种新型功能材料，1963年成为一个独立的学科分支。
当时，美国海军武器实验室W.J.Buehler博士领导的研究团队发现，由于温度不同，镍钛合金的工作性能有显著差异，这表明合金的声学阻尼性能与温度有关，通过进一步研究，研究发现，原子比接近等的Ni-Ti合金具有良好的形状记忆效应，并报道了X射线衍射的研究结果。
后来，镍钛合金作为商品进入市场，原子比几乎相等的镍钛合金商品被命名为镍钛诺。
现代桥梁建设中的抗震技术
现代桥梁建设中的抗震技术桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，在保障人员和物资的流通方面发挥着关键作用。
然而，地震作为一种不可预测且破坏力巨大的自然灾害，对桥梁的安全构成了严重威胁。
因此，在现代桥梁建设中，抗震技术的应用至关重要。
地震对桥梁的破坏形式多种多样。
常见的有桥梁结构的坍塌、墩柱的断裂、支座的损坏以及桥梁上部结构的移位等。
这些破坏不仅会导致交通中断，还可能引发次生灾害，给救援和恢复工作带来极大的困难。
为了减少地震对桥梁的破坏，提高桥梁的抗震性能，工程师们在设计和建设过程中采用了一系列先进的抗震技术。
基础隔震技术是现代桥梁抗震中常用的一种方法。
其原理是在桥梁的基础和上部结构之间设置隔震装置，如橡胶支座、滑动支座等。
这些隔震装置能够有效地延长结构的自振周期，减少地震能量向上部结构的传递，从而降低结构的地震响应。
例如，在地震发生时，橡胶支座可以通过变形吸收一部分能量，使桥梁上部结构的振动幅度减小，保障桥梁的整体稳定性。
延性设计也是桥梁抗震的重要策略之一。
通过合理设计桥梁的构件，使其在地震作用下能够发生塑性变形，从而耗散地震能量。
墩柱作为桥梁的主要承重构件，通常会采用增加配筋、设置约束箍筋等方式来提高其延性。
这样，在地震来临时，墩柱能够在一定程度上发生弯曲变形而不致立即断裂，为人员疏散和应急救援争取时间。
另外，桥梁的减隔震装置也在不断创新和发展。
除了传统的隔震支座，液体粘滞阻尼器、金属阻尼器等新型阻尼装置也逐渐得到应用。
液体粘滞阻尼器通过液体的粘性阻力来消耗地震能量，金属阻尼器则利用金属材料的塑性变形来实现耗能减震。
这些阻尼装置能够有效地控制桥梁结构的位移和加速度，进一步提高桥梁的抗震性能。
在桥梁的抗震分析中，数值模拟技术发挥着重要作用。
工程师们利用有限元软件，建立桥梁的三维模型，输入地震波等参数，模拟地震作用下桥梁的受力和变形情况。
通过对模拟结果的分析，可以优化桥梁的设计方案，确保桥梁在地震中的安全性。
阻尼性能及阻尼机理综述
阻尼性能及阻尼机理前言机械构件受到外界激励后将产生振动和噪声；宽频带随机激振引起结构的多共振峰响应，可以使电子器件失效，仪器仪表失灵，严重时甚至造成灾难性后果。
目前，武器装备和飞行器的发展趋向高速化和大功率化，因而振动和噪声带来的问题尤为突出[1]。
振动也会影响机床的加工精度和表面粗糙度，加速结构的疲劳损坏和失效，缩短机器寿命；另外振动还可以造成桥梁共振断裂，产生噪声，造成环境污染[2]。
由此可见，减振降噪在工程结构、机械、建筑、汽车，特别是在航空航天和其他军事领域具有及其重要的意义。
阻尼技术是阻尼减振降噪技术的简称。
通常把系统耗损振动能或声能的能力称为阻尼，阻尼越大，输入系统的能量则能在较短时间内耗损完毕。
因而系统从受激振动到重新静止所经历的时间过程就越短，所以阻尼能力还可理解为系统受激后迅速恢复到受激前状态的一种能力。
由于阻尼表现为能量的内耗吸收，因此阻尼材料与技术是控制结构共振和噪声的最有效的方法[1]。
研究阻尼的基本方法有三大类[1~3]：（1）系统阻尼。
就是在系统中设置专用阻尼减振器，如减振弹簧，冲击阻尼器，磁电涡流装置，可控晶体阻尼等。
（2）结构阻尼。
在系统的某一振动结构上附加材料或形成附加结构，增大系统自身的阻尼能力，这类方法包括接合面、库伦摩擦阻尼、泵动阻尼和复合结构阻尼。
（3）材料阻尼。
是依靠材料本身所具有的高阻尼特性达到减振降噪的目的。
它包括粘弹性材料阻尼、阻尼合金和复合材料阻尼。
本文主要论述阻尼材料的表征方法，阻尼分类，阻尼测试方法，各种阻尼机理，高阻尼合金及其复合材料，高阻尼金属材料最新研究进展，高阻尼金属材料发展中存在的问题及发展方向，高阻尼金属的应用等内容。
第一章内耗（阻尼）机理1.1、内耗（阻尼）的定义振动着的物体，即使与外界完全隔绝，其机械振动也会逐渐衰减下来。
这种使机械能量耗散变为热能的现象，叫做内耗，即固体在振动当中由于内部的原因而引起的能量消耗。
在英文文献中通用“internal friction”表示内耗。
阻尼器TMD工作原理是怎样的
阻尼器是一种减缓机械振动和消耗动能的装置，主要是利用阻尼的特性进行的。
在生活的各个方面都会利用各种各样的阻尼器（或减震器）来减振消能。
它的分类也有很多，包括金属阻尼器、调频质量阻尼器（TMD）等，根据具体分类，接下来给大家简单介绍一下它的工作原理。
该系统是结构被动减震控制体系的一种，它由主结构和附加在主结构上的子结构组成。
其中子结构包括固体质量(重量)、弹簀减震器和阻尼器等。
它的控振原理如下：TMD通过改变质量或刚度调整子结构的自振频率，使其接近主结构的基本频率或激励频率，当主结构受激励而振动时，子结构就会产生一个与结构振动方向相反的惯性力作用在结构上，使主结构的振动反应衰减并受到控制。
子结构在减振控制过程中相当于一个阻尼器，所以大家把子结构称作“调频质量阻尼器”。
其特点和优势有：◆设有双向定位装置，可以有效防止受到侧向力时出现的左右摇摆和失控倾覆等现象。
根据现场动力特性实例结果来适当改变其调谐频率，消除由于计算或施工等方面的原因所造成的工程实际频率与计算频率不一致的影响，提高系统的实际控制结果。
◆调频质量阻尼器中的粘滞流体阻尼器被设计成可控制型，以消除阻尼器内摩擦力造成系统震动灵敏度较差而出现滞后现象。
◆整套系统结构紧凑合理，占用体积比较小，可控制高度，提高空间利用率。
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金属剪切型抗震阻尼器安装施工工法(2)
金属剪切型抗震阻尼器安装施工工法金属剪切型抗震阻尼器安装施工工法一、前言随着城市建设和高层建筑的日益增多，地震防护问题变得尤为重要。
金属剪切型抗震阻尼器作为一种有效的抗震措施，在工程实践中得到了广泛的应用。
本文将介绍金属剪切型抗震阻尼器的安装施工工法，包括工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。
二、工法特点金属剪切型抗震阻尼器是一种通过剪切变形来吸收地震力量的装置。
相比其他类型的抗震装置，金属剪切型抗震阻尼器具有以下特点：1. 高效减震：金属剪切型抗震阻尼器具备较低的初始刚度，能够吸收大量的地震能量，有效降低建筑物受力程度，提升抗震性能。
2. 稳定可靠：金属材料具有良好的力学性能和韧性，能够抵抗持续往复、多次叠加的地震作用，保证装置的可靠性和长期稳定性。
3. 设计灵活：金属剪切型抗震阻尼器的设计参数可以根据具体工程的需求进行调整，能够满足不同建筑结构的抗震要求。
4. 维护便捷：金属剪切型抗震阻尼器具有较长的使用寿命，维护保养较为方便，对建筑物运行和管理不会产生过大影响。
三、适应范围金属剪切型抗震阻尼器适用于各种建筑类型，包括高层建筑、大跨度公共建筑、桥梁、石油化工设备等。
不同的建筑结构和工程要求会对金属剪切型抗震阻尼器的设计和安装提出不同的要求，需要根据实际情况进行合理选择和应用。
四、工艺原理金属剪切型抗震阻尼器的工艺原理是利用金属材料的剪切变形来吸收地震力量。
当地震作用施加在建筑结构上时，金属剪切型抗震阻尼器通过剪切变形吸收地震能量，从而减小结构的振动幅值，提高建筑物的抗震能力。
在施工过程中，需要将金属剪切型抗震阻尼器安装在建筑结构的适当位置，确保其可以起到有效的减震作用。
五、施工工艺1. 施工前准备：包括施工图纸准备、工程量清单编制、机具设备准备等。
2. 基础处理：根据实际情况进行地基处理，确保基础的稳定性和承载能力。
3. 结构预制：根据设计图纸进行金属剪切型抗震阻尼器的预制，包括材料准备、加工制造等。
结构振动控制的概念及分类
耗能方案性能来抵御地震作用的，即由结构本身储存和消耗地震能量，以满足结构抗震设防标准，小震不坏，可能无法满足安全性的要求；另一方面，在满足设计要求的情况下，结构构件的尺寸可能需做得很大木工程领域新兴一种新型的抗震方式——结构振动控制，即对结构施加控制机构，由控制机构和结构半主动控制和混合控制。
是由控制装置随结构一起振动变形而被动产生的。
被动控制可分为基础隔震技术、耗能减震技术和吸是由控制装置按某种控制规律，利用外加能源主动施加的。
主动控制系统由传感器、运算器和施力作术。
主动控制有主动拉索系统（ATS）、主动支撑系统（ABS）、主动可变刚度系统（AVSS）、主动质期开始研究主动控制。
目前，主动控制在土木工程中的应用已达30多项，如日本的Takenaka实验控制力虽也由控制装置自身的运动而被动的产生，但在控制过程中控制装置可以利用外加能源主动调置、半主动TMD、半主动力触动器、半主动变刚度装置和半主动变阻尼装置等。
主动控制，或者是同时应用不止一种的被动控制装置，从而充分发挥每一种控制形式和每一种控制装：同时采用AMD和TMD的混合控制系统、主动控制和基础隔震相结合的混合控制系统以及主动控制和京的清水公司技术研究所。
，但由于建筑结构体形巨大导致所需的外加能源较大，加之控制装置的控制的算法比较复杂，而且存好，容易实现，目前发展最快，应用最广，尤其是其中的基础隔震技术已相当成熟，并得到了一定程主动控制低廉，而且不需要较大的动力源，因此其具有广阔的应用和发展前景；混合控制综合了某几和耗能减震技术。
置控制机构来隔离地震能量向上部结构传输，使结构振动减轻，防止地震破坏。
目前研究开发的基础和混合隔震等。
近年来，越来越多的国家开展了基础隔震技术的研究，因此，隔震技术也得到了飞速：日本94栋，美国21栋，中国46栋，意大利19栋，新西兰16栋，已采用了基础隔震技术。
最近有使结构的振动能量分散，即结构的振动能量在原结构和子结构之间重新分配，从而达到减小主结构振尼器（TLD）；（3）质量泵；（4）液压—质量控制系统（HMS）；（5）空气阻尼器。
金属材料的阻尼性能与阻尼材料应用
金属材料的阻尼性能与阻尼材料应用随着工业技术的不断发展，金属材料在各个领域中的应用越来越广泛。
然而，金属材料在某些特殊环境下会出现振动和共振现象，这对设备的运行和结构的稳定性会造成一定的影响。
为了解决这一问题，人们开始研究金属材料的阻尼性能以及阻尼材料在金属结构中的应用。
一、金属材料的阻尼性能1. 阻尼的定义和作用阻尼是指材料对振动或波动所产生的能量吸收和耗散能力。
在金属材料中，阻尼可用来消除振动和共振现象，提高结构的稳定性。
2. 金属材料的内耗机制金属材料的阻尼主要通过材料内部晶界的滑移、位错的运动、材料的相变等机制来实现。
这些机制可以将机械能转化为热能，从而实现对振动能量的耗散。
3. 影响金属材料阻尼性能的因素金属材料的阻尼性能受到多种因素的影响，包括材料的组织结构、纯度、织构、气孔和缺陷等。
合理设计和处理这些因素，可以显著提高金属材料的阻尼性能。
二、阻尼材料在金属结构中的应用1. 阻尼材料的分类和特点阻尼材料可分为粘滞阻尼材料和粘弹性阻尼材料两类。
粘滞阻尼材料表现为黏性和流动性，而粘弹性阻尼材料则同时具有弹性和黏性特性。
2. 阻尼材料在减振系统中的应用阻尼材料广泛应用于减振系统中，例如在建筑物结构中的使用，可以减少地震或风振对建筑物的影响。
阻尼材料还常见于航空航天领域和机械制造业，用于减少噪音和振动。
3. 阻尼材料在振动控制中的应用阻尼材料也广泛应用于振动控制系统中。
通过在结构中引入阻尼材料，可以有效减少结构的共振现象，提高结构的可靠性和稳定性。
4. 阻尼材料在汽车工业中的应用在汽车领域，阻尼材料常用于降低车辆的振动和噪音。
例如，在底盘系统和车身结构中加入阻尼材料，可以显著提升车辆的乘坐舒适性。
结论：金属材料的阻尼性能和阻尼材料的应用对于提高结构的稳定性和振动控制至关重要。
通过深入研究金属材料的阻尼性能及阻尼材料的应用，可以为各个行业提供更加安全、可靠和高效的解决方案。
（字数：601字）。
2024年阻尼器市场发展现状
2024年阻尼器市场发展现状引言阻尼器作为一种重要的机械装置，广泛应用于各个领域，如建筑工程、航空航天、汽车制造等。
阻尼器的主要作用是通过消耗能量减少结构振动或运动的过程中产生的冲击和震动。
本文将对阻尼器市场的发展现状进行分析，讨论阻尼器应用领域、市场规模以及发展趋势。
阻尼器的应用领域阻尼器广泛应用于不同领域，下面将介绍几个主要的应用领域。
建筑工程在建筑工程中，阻尼器常用于高层建筑和桥梁等结构的抗震设计。
由于地震和风力等因素可能引起结构的振动，阻尼器可以通过吸收和消散振动能量，减少结构的动态反应，提高结构的抗震性能。
航空航天在航空航天领域，阻尼器被广泛用于飞机和航天器的减震和振动控制。
通过安装阻尼器，可以减少飞机在飞行过程中的颠簸和摇晃感，提高飞行的舒适性。
汽车制造在汽车制造业中，阻尼器是车辆悬挂系统的重要组成部分。
它可以减少车辆在运动过程中的振动和颠簸，提供平稳的乘坐体验。
阻尼器的性能也对车辆的行驶稳定性和安全性有着重要影响。
阻尼器市场规模阻尼器市场的规模不断扩大，下面将对其进行分析。
根据市场研究报告，2019年全球阻尼器市场规模约为100亿美元。
亚太地区是阻尼器市场的主要消费地区，其市场份额约占全球的40%。
随着亚太地区国家经济的快速发展以及基础设施建设的加快，阻尼器的需求持续增加。
此外，北美地区和欧洲地区也是阻尼器市场的重要市场。
这些地区的高层建筑、桥梁以及汽车制造业的发展，使得阻尼器的需求保持稳定增长。
阻尼器市场发展趋势阻尼器市场具有以下发展趋势。
技术创新随着科技的不断进步，阻尼器的设计和制造技术也在不断创新。
新材料的应用、先进的计算模型以及精密的制造工艺，使得阻尼器的性能得到大幅提升。
技术创新将推动阻尼器市场的持续发展。
全球市场合作全球市场合作是阻尼器行业的趋势之一。
跨国公司通过合作和并购来扩大市场份额，提高竞争力。
同时，合作也使得公司能够提供更广泛的产品和服务，满足不同地区客户的需求。
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文章编号：1009-6825（2012）35-0043-02结构振动控制中金属型阻尼器的研究进展收稿日期：2012-09-22作者简介：王旭东（1978-），男，工程师王旭东（无锡市民用建筑设计院有限公司，江苏无锡214072）摘要：对结构振动控制中的金属型阻尼器进行了总结，包括软钢阻尼器、铅阻尼器及形状记忆合金阻尼器，介绍了该研究方向最新的研究进展，并对工程结构振动控制中金属型阻尼器的发展前景提出了自己的见解。
关键词：振动控制，金属型，阻尼器中图分类号：TU311．3文献标识码：A0引言在航天、航空、军工、枪炮、汽车等行业中，早已应用各种各样的阻尼器（或减震器）来减振消能。
从20世纪70年代后，人们开始逐步地把这些技术转用到建筑、桥梁、铁路等结构工程中。
随着经济水平和建筑技术的提高，对结构的安全性、舒适性和耐久性也提出了更高的要求，从而使结构振动控制成为近年来的研究热点。
结构振动控制大体上来说可分为主动控制、被动控制、半主动控制、混合控制和智能控制。
阻尼器作为耗散振动能量的最有效手段，可单独使用在结构中，也可与其他控制方法结合使用，减震效果较好，适用范围较广。
金属阻尼器作为阻尼器的一种，其原理是在建筑结构发生塑性变形前首先发生屈服，以耗散大部分地面运动传递给建筑结构的能量。
早在1972年，Kelly 等［1］就提出利用金属良好的滞回特性，吸收大量能量以减小结构的地震反应。
目前常用的金属阻尼器有：软钢阻尼器、铅阻尼器和形状记忆合金阻尼器。
1软钢阻尼器软钢阻尼器具有稳定的滞回特性、良好的低周疲劳特性、不受环境温度的影响等优点，因此阻尼轮引起了国内外学者的广泛关注，并已在一些建筑物上开始应用。
此类阻尼器的构造简单，震后更换方便，且减震机理明确，效果显著。
缺点是：可恢复性差，其滞回耗能性能受其形状的影响较为显著，如形状制作不合适，会引起滞回环的畸变。
图1是一种单圆孔形软钢阻尼器。
图1单圆孔形软钢阻尼器国外已有不少采用软钢阻尼器的建筑，但在我国的应用还很少。
近年来，针对软钢阻尼器的研究主要有：徐艳红等［2］提出的一种抛物线外形的软钢阻尼器，其具有全长截面同时屈服的特点，可充分发挥软钢的材料功效，如图2所示。
李钢等［3，4］提出了初始刚度较大且屈服后具有良好变形耗能能力两个特点的“双功能”软钢阻尼器，并对装有该阻尼器的框架结构进行了模拟地震振动台试验与分析。
高杰等［5］对中国建筑科学研究院的JY-SS 型金属剪切型软钢阻尼器开展了试验。
图2抛物线外形的软钢阻尼器章平平等［6］提出了一种U 形软钢阻尼器，并根据该阻尼器的受力特点，建立了相应的力学分析模型。
王爽等［7］设计了分别开椭圆形孔和菱形孔的两种新型H 型钢耗能器，研究了开孔形状、肢宽与肢高等参数对新型耗能器耗能性能的影响。
2铅阻尼器铅具有高密度、高刚度、低阻尼、较好的柔性和延展性，在变形过程中可以吸收大量能量，并且由于熔点较低，其变形将会同时发生动态恢复及动态再结晶过程，理论上在室温下作塑性循环不会发生累计疲劳现象，因此是一种耗能减震的好材料。
根据铅的变形特性不同可制成不同的阻尼器，如挤压型阻尼器、剪切型阻尼器等，也可作为隔震支座中提供阻尼的部件，如铅芯橡胶隔震支座。
近年来，针对铅阻尼器的研究主要有：闫维明等［9］开发了一种具有变形放大功能的转动式铅剪切阻尼器，并对其影响参数和耗能性能进行了有限元分析和试验研究，如图3所示。
随后，对铅挤压阻尼器进行了数值模拟与试验［10］，对影响铅挤压阻尼器滞回性能的各种参数进行了研究。
钢杆-1连轴-2连轴-2连轴-2转动板固定板连轴-1连轴-1铅槽图3转动式铅剪切阻尼器杨明飞，徐赵东等［11，12］研究了铅挤压阻尼器中铅的受力特点，考虑灌铅过程中可能引起阻尼器内部出现的空隙对铅挤压阻尼器滞回曲线的影响，修正了刚塑性模型，并对铅挤压阻尼器在大跨空间网壳结构中的减震效果进行了分析。
周云等［13，14］研制的铅粘弹性阻尼器由铅芯、粘弹性材料等组成，通过铅芯的塑性·34·第38卷第35期2012年12月山西建筑SHANXIARCHITECTUREVol．38No．35Dec．2012变形和粘弹性材料的剪切滞回变形耗能，具有位移相关型阻尼器和速度相关型阻尼器复合特性，如图4所示。
同时，周云等［15］也进行钢粘弹性阻尼器的开发研究。
图4圆形铅橡胶阻尼器3形状记忆合金（SMA ）阻尼器形状记忆合金（Shape Memory Alloy ，简称SMA ）作为一种智能材料，具有奇特的形状记忆效应、超弹性和高阻尼特性。
利用SMA 的超弹性和阻尼特性制作的被动耗能阻尼器与其他阻尼器相比，具有耐久性和耐腐蚀性能好、使用周期长、变形大且可自复位等优点。
目前针对它的研究，主要集中在利用超弹性SMA 丝，开发不同形状、不同构造的阻尼器。
近年来，针对形状记忆合金阻尼器的研究主要有：李惠等［16］研究了利用NiTi 形状记忆合金丝的超弹性性能进行结构振动控制，并将新型SMA 阻尼器安装在结构模型上进行了地震模拟振动台试验。
李宏男，钱辉等［17，18］设计了新型的SMA 阻尼器，通过试验研究了该阻尼器在循环荷载作用下不同位移幅值、不同加载频率和不同初始位移条件下的力学性能；并研制了一种兼具自复位功能和高耗能的形状记忆合金复合摩擦阻尼器，该阻尼器由超弹性形状记忆合金丝复位装置和摩擦耗能装置组成，通过试验研究了它在循环荷载作用下的力学性能，考察了初始应变、位移幅值、摩擦力和加载频率对其力学性能的影响，如图5所示。
黄襄云等［19］通过试验，研究了温度、加载速率、应变幅值、循环次数、施加预应力等因素对SMA 和一种CT 形SMA 阻尼器的影响。
图5SMA复合摩擦阻尼器4结语金属型阻尼器因其滞回性能好，减震机理明确而得到较为广泛的应用，也成为结构振动控制的重要研究方向。
由于阻尼器的主要材料较为固定，因此阻尼器的形状和构造对其性能的影响最为关键，也是研究的热点所在。
可通过数值模拟的方法对形状进行优选，再辅以少量试验，以提高研究的效率，节省研究成本。
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