新型压电摩擦阻尼器动态力学性能的理论分析
阻尼器抗震原理
阻尼器抗震原理阻尼器是一种能够缓解或消除结构物地震响应的重要装置。
它的基本原理是利用受控减振摩擦力和内部流体的运动阻力来实现减震，从而达到降低地震响应的目的。
本文将对阻尼器的抗震原理进行深入的探讨。
一、阻尼器的基本结构阻尼器是一种具有能量吸收和消散功能的装置，主要由三个部分组成：摩擦材料、流体和外壳。
摩擦材料一般为钢材或高强度复合材料，用于产生摩擦力；流体为液态或气态介质，主要用于调节结构物的振动能量；外壳则用于固定阻尼器以及隔绝中介体的流动。
二、阻尼器的减震机理1.摩擦减振效应阻尼器的摩擦减振效应是通过制动力产生的阻尼力来吸收结构物的振动能量。
当结构物发生振动时，摩擦材料中的制动力就会与结构物相互作用，从而形成一个减振系统。
随着振幅的增大，制动力也逐渐增强，减震器就会吸收更多的振动能量。
2.流体阻尼效应在阻尼器中，流体的运动阻力是减震机理的另一个重要因素。
当震动载荷作用于结构物上时，流体的流动会形成摩擦力和阻尼力，并使结构物的振动逐渐减弱。
流体本身也会吸收结构物的振动能量，并将其转化为热能或其他形式的能量。
3.摩擦材料和流体的相互作用阻尼器中的摩擦材料和流体之间存在一种复杂的相互作用关系。
当结构物处于振动状态时，摩擦材料和流体就会相互耗散能量。
摩擦材料通过制动力吸收结构物振动的动能，而流体则通过阻尼力将振动能量消耗掉。
这种相互作用可以使阻尼器具有更高的减震效率。
三、阻尼器的应用范围目前，阻尼器已经广泛应用于各种不同类型的结构物中，包括摩天大楼、桥梁、输电塔、核电站等。
阻尼器在这些结构物中的作用主要是消除结构物的固有频率，减少结构物在地震时的振动。
阻尼器还可以阻止结构物发生共振，降低结构物的疲劳损伤和结构的振幅，从而延长结构的使用寿命。
四、阻尼器的设计和选择阻尼器的设计和选择需要考虑多个因素，包括结构物的质量、地震波的频率和振动幅度等。
一般而言，较大的结构物需要使用更大的阻尼器，以便能够消耗更多的振动能量。
变摩擦阻尼方法的建模与实验分析
变摩擦阻尼方法的建模与实验分析摩擦阻尼对于控制系统的正常运行至关重要，而摩擦阻尼方法的建模与实验分析变得尤为重要。
本文将首先介绍摩擦阻尼的概念，分析可以改变摩擦阻尼的原因，然后介绍三种摩擦阻尼建模方法，包括动态变摩擦阻尼解析模型，静态变摩擦阻尼解析模型和结构模型，最后介绍了实验分析变摩擦阻尼的方法。
摩擦阻尼是一种由摩擦力产生的力，其主要作用是限制控制系统中摩擦相关子系统的运动。
它可以在控制系统中提供稳定性和安全性，并减少系统噪声和精度的损失。
摩擦阻尼的类型因应用环境而异，它们分为固定摩擦阻尼和可变摩擦阻尼。
固定摩擦阻尼是指阻尼系数在整个运行期间都保持不变，而可变摩擦阻尼则是指阻尼系数在运行期间可以根据变量因素而发生变化。
可变摩擦阻尼的变化受多种因素的影响，例如质量的不同、质量的变化、环境温度的变化、油膜厚度的变化、油膜的粘度变化等。
在变摩擦阻尼的应用中，为了使其工作更加可靠和精确，重要的是将变摩擦阻尼的各种变化与模型的参数相关联，以根据不同的环境条件和系统约束条件来预测其性能。
为了建立可靠的变摩擦阻尼模型，本文介绍了三种摩擦阻尼建模方法，包括动态变摩擦阻尼解析模型，静态变摩擦阻尼解析模型和结构模型。
动态变摩擦阻尼的解析模型是基于变摩擦阻尼物理机理的模型，它可以直接描述摩擦阻尼的特性和变化情况。
具体而言，动态变摩擦阻尼解析模型通过分析摩擦阻尼变化的因素，可以推导出摩擦阻尼的动态方程，以及针对不同变量因素的调整参数。
静态变摩擦阻尼解析模型是一种简单的摩擦阻尼模型，它利用变摩擦阻尼的基本参数描述摩擦阻尼动力学。
该模型的优点在于，它可以直接描述摩擦阻尼的基本参数，并且可以调整变摩擦阻尼的频率特性，便于控制系统的调节。
此外，结构模型也是一种常用的变摩擦阻尼建模方法，它利用变量因素和模型参数来描述变摩擦阻尼的特性。
结构模型的优点在于，它可以对控制系统的结构和力学特性进行更精确的建模，因此可以更准确地预测变摩擦阻尼的特性。
一种液压阻尼器的结构及阻尼性能分析_蔡文军
Dongying Shandong 257062, China; 21D rilling Technology Research Institute of
Shengli Petroleum Adm inistration B ureau, Dongying Shandong 257017, China) Abstract: The structure and p rincip le of a type of hydraulic damper used in the oil down - hole tools was p resented1After analy2 zing on damp ing characteristic, the formulas for calculating the damp ing characteristic were obtained1Analysis show s that the damp ing
K为恢复弹簧的刚度 ;
x0 为恢复弹簧的初始压缩量 ; x为活塞运动后 , 恢复弹簧增加的压缩量 。
《机床与液压 》20061No16
由式 ( 3) 可以看出 , 活塞杆的运动速度 v主要 与节流孔直径 d0、阻尼孔板组前后的压差 Δp、阻尼 孔板的数量 z、活塞的直径 d 等参数有关 。在实际设 计时 , 首先确定 Δp、 d、 v等参数 , 然后调整 d0 和 z, 以满足公式 ( 3) 。图 4是在不同阻尼孔板数 z的情况
关键词 : 液压阻尼器 ; 阻尼特性 中图分类号 : TH703162 文献标识码 : A 文章编号 : 1001 - 3881 (2006) 6 - 149 - 2
The Structure and Ana lysis on Dam p ing Character istic of a Hydraulic Dam per
新型磁电阻尼器理论模型进一步研究
Ｑ： ！
长 春 工程 学 院学 报 （ 自然 科 学 版 ）２ １ 年 第 ｌ 卷 第 ２ ０１ ２ 期
Ｊ Ｃｈ ｎ ｃ ｕ ｎ ｔ Ｔｅ ｈ （ ｔ Ｓ ｉ Ｅｄ ． 。 ０ １． １ １ Ｎｏ ２ ． ａ ｇ ｈ ｎ Ｉ ｓ ． ｃ ． Ｎａ ． ｃ ． ｉ ） ２ １ Ｖｏ ． ２。 ．
收稿 日期 ： ０ １ ６ ｌ ２ １ —０ 一 ７
作 者 简 介 ： 向 阳 （ ９ ３ ） 男 （ ） 河 北 东 光 ， 师 ， 士 邹 １６一 ． 汉 ， 讲 博
主要 研 究 结 构 被 动 控 制 。
６
长春 工 程学 院学 报 （ 自然 科 学 版 ）
Ｔ ｆ 一Ｏ ６ 厂 一１ ６ｒ ． ／ ） ．４ （ ．Ｊ 十３ ３
０ 引 言
新 型磁 电阻 尼器 经 试 验研 究 表 明性 能 较 好 ， 具 有构 造简 单 、 造价 不 高 、 装方 便 等 优 点 ， 一 种很 安 是
圉 ２ 涡 流 板 与 连 接杆 受 力 图
有应 用前 途 的阻 尼 器 ［ 。文 献 Ｅ ３ 其 进 行 了恢 １ ］ ４对
ｒｘ ） ／ 是幅值影 响系数 ， （ 由数 据拟合得 到 ：
刁 ） ０ ０ １ １ 一 ０ ０ ５ ＋ ３ ２ （ ＝ ． ０ ｚ ． ５ ｘ． ．
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表 Ｌ 速 度 幅） 虑 了振 动频 率 厂和 振动 １考
幅值 ｚ 的 ２个 参数 的影 响 ， 以也称 其 为双参 数 所
模 型 。由该模 型计算结 果 与试验值 比较 ， 效果 很好 ，
最 大误差 为 ８ 。
２ 模型 的改进— — 速度 单参数理论模型研 究
２ １ 恢复 力速度 单参数 理论模型 ．
摩擦阻尼器耗能减震的研究综述吴忠坤
摩擦阻尼器耗能减震的研究综述吴忠坤发布时间：2021-08-10T06:57:40.840Z 来源：《基层建设》2021年第15期作者：吴忠坤[导读] 地震灾害具有突发性和不可预测性，对结构进行抗震设计是有效的防震措施。
在实际工程中，利用附加阻尼器对结构进行被动控制成为工程中常用的减震方法广州大学土木工程学院广东广州 510006摘要：地震灾害具有突发性和不可预测性，对结构进行抗震设计是有效的防震措施。
在实际工程中，利用附加阻尼器对结构进行被动控制成为工程中常用的减震方法，该方法由于其经济有效而被越来越多的工程结构所采用。
其中，摩擦阻尼器由于其构造简单、价格低廉、耗能能力强，具有良好的发展前景。
本文从传统抗震方法和现代抗震理念对比分析了阻尼器在耗能减震中的优势，及摩擦阻尼器的种类、构造和减震原理。
关键词：抗震加固；消能减震；摩擦阻尼器一、引言地震是目前人类尚难以完全抗御的主要灾害之一，对人类的生命和社会财富造成了巨大的危害。
因此，对结构进行抗震设计尤为重要。
传统的抗震设计方法依靠构件的弹塑性变形来吸收地震能量，本质上就是把结构本身作为效能部件。
一方面这样不可避免地会对结构自身造成一定的损伤，甚至倒塌；另一方面随着建筑技术的发展，人们对于建筑的要求也越来越高，传统的抗震设计方法已无法满足现有的抗震理念。
合理有效的现代抗震措施是采取结构振动控制技术，即在结构上安装耗能装置，由结构和耗能装置共同耗能来抵御地震作用[1]。
而摩擦阻尼器作为一种耗能装置，其具有强大的能耗能力，负载的大小和频率对其功能影响不大，并且结构简单，材料选择简单，成本低廉，具有良好的应用前景。
特别地，在控制结构的近断层地震响应以及中高层结构的地震响应等方面都具有优势。
二、耗能减震的必要性近年来，随着建筑业发展的突飞猛进，建筑结构愈来愈朝着大跨度的方向发展，结构复杂化、多元化，也使得传统的消能减震方式变得难以满足结构的抗风抗震需求。
对于结构体系复杂，例如多层超高层结构，更加是一种挑战。
模型结构的压电摩擦阻尼减振控制试验研究
ｓｆ ａｅ ｈ ｒｗａｅｒｓｕｃ ｓｏ Ｓ ＡＣ （ ｉｉ ｌｓ ｎ ｌｐｏ ｅｓｎ ｎ ｏ ｔｏ ｅ ｇｎ ｅｉｇ ．Ｔ ｅ ｓ ａ ｅｔｂｅ ｔｓｓｗ ｒ ｏｔ ｒ／ ａｄ ｒ ｅ ｏ ｒｅ ｆｄ Ｐ Ｅ ｄｇｔ ｉ ａ ｒｃ ｓｉｇ ａ ｄ ｃ ｎｒｌ ｎ ｉｅ ｒ ） ｈ ｈ ｋ ａ ｌ ｅｔ ｅｅ ｗ ａ ｇ ｎ
赵 大 海 ，李 宏男
（ ．燕 山大 学 建 筑 工 程 与 力学 学 院 ， 北 秦 皇 岛 ０ ６０ ；．大 连 理 丁大 学 海 岸 与 近 海 工 程 国 家 重 点实 验 窀 ， 宁 大 连 １ 河 ６０ ４ ２ 辽 １６ ２ ） １０ ４
摘 要 ：在压电哮擦阻尼器力学性能试验的基础上， 对一安装有压电摩擦阻尼器的模型结构进行了地震模拟振动
ｄ ｓ ｎｄｐｅｏｌｃ ｉ ｆｃ ｏ ａ ｐｒｃｎａｊｓ ｉ ａ ｐｎ ｒｅ ｃｏｄ ｇ ｏ ｈ ｔ ｃｕａ ｒｓｏｓｓ ｉ ｅｐｏ ｏｅ ｅｉ ｅ ｉｚｅ ｔｃｒ ｔ ｎｄ ｍ ｅ ａ ｄｕｔｔ ｄｍ ｉ ｆ ｃ ｃｒｉ ｅｓｕ ｔｒｌｅｐ ｎｅ ｔ ｔ ｒｐｓｄ ｇ ｅ ｒ ｉｉ ｓ ｇｏ ａ ｎ ｔｔ ｒ ｗ ｈｈ
磁流变阻尼器力学模型及其参数识别发展现状
磁流变阻尼器力学模型及其参数识别发展现状摘要：磁流变阻尼器是目前结构振动控制中最具有发展潜力的半主动控制装置之一，这种耗能低、响应快的设备由于其优越的性能立刻在土木工程振动控制领域中引起了巨大的浪潮。
但是这种装置在应用的过程中由于自身的磁流变效应，而具有高度非线性的特点，这也使得其在半主动控制中的应用极为困难。
因此建立一种简单、有效的磁流变阻尼器力学模型是使其在控制过程中保持稳定性和有效性的重要条件。
关键词：磁流变阻尼器；力学模型；参数建模；非参数建模一、磁流变减震技术的研究磁流变阻尼器作为半主动控制装置的典型代表，是利用磁流变液能够随磁场变化能够实现快速流-固逆变特性设计的一种减震装置。
磁流变液主要由硅油等载液和均匀分散其中的高磁导率、低剩磁的微小磁性颗粒所组成的悬浊液，通常还会包含多种外加剂以提高磁流变液的抗沉降性能。
1.1磁流变液原理磁流变液没有磁场作用时，可磁化分散粒子随机均勾分布在绝缘母液中，可以视为理想状态下流动状态良好的牛顿流体。
当通入外加磁场时，磁流变液中的微小磁性颗粒由于强交换耦合作用被磁化而行成链状结构，其方向与磁场中的磁力线重叠，链状状态的规则度取决于磁场大小，磁场越大，链状特性越明显，感流变液的剪切应力就越大。
1.2磁流变阻尼器的工作模式顾名思义，工作模式是指工作的一种外在条件和所处的状态。
按工作模式来分，磁流变阻尼器分为流动式、剪切式、挤压式三种基本模式。
1.3磁流变阻尼器的力学模型国内外专家已经提出了众多的磁流变阻尼器力学模型。
这些力学模型主要分成参数化模型以及非参数化模型这两类。
所谓参数化模型就是利用刚度和阻尼单元来模拟磁流变阻尼器的力学性能。
而非参数化模型就是通过智能控制理论等非参数化形式去形容阻尼器的力学特性。
1.3.1参数化模型（1）Bingham模型Bingham模型是磁流变阻尼器力学模型中研究最广的模型。
其最早是Phillips等人用来反映稳定剪切场下磁流变液的应力——应变关系的。
压电变摩擦阻尼器对结构地震反应的自协调模糊控制
３ ３ １
ｔ ＝ Ｎ ㈤ ｇ ［ ｔ］ ） 。ｔｓｎ Ｘ（） 。
板
（） ４
式 中， 、 ｃ和 分别为结构的质量矩阵、 阻尼矩阵 和刚度矩 阵， 阻尼矩阵 ｃ按 Ｒ ｙ ｉ 阻尼 由前二阶 ａｌ ｇ ｅｈ
振 型阻尼 比确 定 ， Ｃ ＝ａ ＋ ，ｔ 卢由前 二 阶 即 Ｍ Ｏ和
第２ ８卷 第 ３期
２０ ０ ８年 ８月
桂 林 工 学
院 学 报
Ｖ０． ８ Ｎｏ ３ Ｉ２ ． Ａｕ ． ２ ０ ｇ ０８
Ｊｕ ｎ ｌｏ ｉｎ Ｕｎｖ ｒｉ ｆＴ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒａ ｆＧｕｌ ｉｅｓｔ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｙ
文章编 号 ：１ ０ ０ ６—５４ （ ０ ８ ３—０ ３ ０ ４ Ｘ ２ ０ ）０ ３ ０－ ５
在传统的控制理论 中，一 种高效的控制算法 器及斜撑的刚度 与整个结 构的刚度相 比很小 ，在 的建立依赖于控制对象 的精确 的数 学模 型， 然而 ， 分析过程中只考虑结 构的刚度 ，认为压 电变摩擦
土木 工程 结 构 在 地 震 作 用 下具 有 高 度 的非 线 性 和 阻尼器 只提供 水平 方 向 的摩 擦 力 。
１ 压 电变摩擦 阻尼器
笔者设计 了一款 新型 的压 电变 摩擦 阻尼 器 ，
点而备 受 人们 的关 注 。 国 内外 的很 多学 者 已 经 进 由主板 和副板 及高 强 螺 栓 组成 ，平 面 图如 图 ｌ ａ所
行 了深入细致的研究 ：Ｋ ｍ ｄ 等 应用多层叠片 示 ，主板为一块焊接在梁上 的有 槽孔 的钢板 ，槽 ａ ａａ
－
压 电变摩 擦 阻尼器 对 结构 地 震 反 应 的 自协 调 模 糊 控 制
张永兵 ，李双蓓 ，秦 荣 ，刘光焰 ，
直升机摩擦式减摆器阻尼特性分析
直升机摩擦式减摆器阻尼特性分析孙为民;张梅【摘要】详细推导了摩擦式减摆器的摩擦阻尼力矩和实际当量阻尼公式,分析了其阻尼特性.一方面,摩擦式减摆器的摩擦阻尼力矩跟速度无关,在结构尺寸及摩擦系数确定的情况下,只跟载荷相关.另一方面,摩擦式减摆器的实际当量阻尼随着载荷的增大而增大,随着摆振频率的增大而减小,随着摩擦系数的增大而增大.这种摩擦式减摆器安装在一种支柱式起落架上,其提供的实际当量阻尼在小载荷的情况下小于临界当量阻尼,滑跑速度大于6m/s时起落架有摆振的风险.在大载荷的情况下实际当量阻尼大于临界当量阻尼,起落架不会摆振.【期刊名称】《直升机技术》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】5页(P25-28,33)【关键词】实际阻尼;临界阻尼;摆振;支柱式起落架【作者】孙为民;张梅【作者单位】中国直升机设计研究所,江西景德镇 333001;中国直升机设计研究所,江西景德镇 333001【正文语种】中文【中图分类】V214.1+30 引言不管是固定翼飞机还是直升机，在起飞滑跑的时候，前起落架、主起落架、尾起落架都可能会出现一种偏离其中立位置的摆动。
这种摆动可能是机轮绕转向轴的摆动，也可能是起落架绕安装轴的摆动，严重时甚至是机身的颤抖。
这种现象就是摆振。
在飞机研制过程，均需要对起落架的摆振进行分析和试验验证。
国内从20世纪60年代初开始研究，并于80年代初建成大型摆振试验专用设备。
诸德培等对摆振理论和试验进行了系统的研究，并有相关论著[1-4]。
直升机起落架由于自身的特点，从飞机的滑跑速度、升力水平到减摆器的设计等均与固定翼飞机有所差异。
直升机的摆振分析、防摆设计以及摆振试验都要按照直升机自身的要求进行，不可照搬固定翼飞机。
文献[5]详细分析了直升机的一种支柱式的起落架的摆振，建立了起落架摆振动力方程，并求解了摆振临界当量阻尼和频率。
而直升机起落架上常采用摩擦减摆器。
这种减摆器有何特点？其提供的阻尼是否满足防止摆振的要求？本文将着重于这方面的研究。
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载梁 的影 响 ， 限元 建 模 计 算 不能 得 到 合 理 的答 案 有
Ｌ ． ．ｊ
的 ， 而影 响有 限元 模 型 计 算结 果 的可 靠 性 和真 实 从
性 。同时文 献 ［ ］ ７ 的类 似 的试 验 也 证 明 了本 文 提 出 的有 限元模 型应该 考 虑加 载梁 的影 响以及所 编写 的 ＡＤ Ｐ Ｌ程序 的正 确性 和实用 性 。
器 的动态力学性能进行 了理论分析 ， 并推导 出该阻尼器在简 谐荷载作 用下 的力学性能 公式 和耗 能计算
公式 。
关 键 词 ：摩擦 阻尼 器 ； 电陶 瓷 驱 动 器 ； 电摩 擦 阻 尼 器 ； 态 力 学 性 能 ；耗 能 公式 压 压 动 中图 分 类 号 ： Ｕ ５ ． Ｔ ３２ １ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１７— １４ （０ １０— ０ ３— ０ ６２ １４ ２ １）３ ０４ ２
备 了响 应速度快 ， 可靠 性 高等优 点 。 故若 将二 者结合 ， 利用 压 电陶瓷 逆效应 ， 可 以 就 实时的调节 摩擦 力 ， 普 通 摩擦 阻尼 器 具有 智 能特 使 性， 从而 达到半 主动 控制 结构 的要求 。
在 本 文 中 ， 者将 设 计 一种 新 型压 电摩 擦 阻尼 作 器 并对其 进行 动态力 学性 能 的理论分 析 。
滞” 现象 。 （ ）该新 型 压 电摩 擦 阻尼 器 的力 与 位 移关 系 ： ３
／
图 ２ 新 型 阻 尼 器 阻 尼 力 与 位 移 模 型
（Ｆｔ Ｎ ／ （ ） ａ －ｏ￣ ＋ （ ＂） ： ） ］
（ 转第 ５ 下 ３页 ）
该新 型 阻尼器循 环 一周 ？ 耗 能量 ： 肖
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（ ／ ＨＪ Ｍ ） ｎ为奇数 ／．
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Ｅ ＝４・Ⅳ ０・Ｕ
特殊 的 当 ｎ ＝ １ 时
种耗 能减 震 装 置 。 但 由于 仅 为 一 种 被 动耗 能装
置 ， 不能根 据结 构 的反 应 而实 时 的 改变 阻尼 力 的 故 大小 ， 因而限制 了其应 用 范 围。 利 用压 电材料 的逆压 电效应 ＿ 所 制备 的驱动 元 １ ｊ 件一 压 电陶瓷驱 动器 ， 仅 造 价低 ， 构 简 单 ， 具 不 结 更
和耗 能计算 公 式 。 到 的主要 结论 如下 ： 得 制 明晰 、 能能 力大 。 耗
（ ） 新 型 压 电 摩擦 阻尼 器 构 造 简 单 、 能机 １该 耗
／ ＼ 厂 、
＼ （】 ／ ｆ 【）／／／ ） ｝ 【 ｎ １ ａ
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，
（）利 用压 电 陶瓷 电致 形 变 的瞬 时 响 应 特 性 ， ２ 有 效地 削弱 了传 统 主动 ， 主 动 控 制 阻 尼 器 的 “ 半 时
ＷＡ Ｇ Ｓ ｅｌ ｎ ，Ｆ Ｎ Ｙ —ａｇ ＬＵ Ｍｉ — ｉ Ｎ ｈ— ａｇ Ａ ｕｊ ｎ ， Ｉ ａ ｍ ａ ｉ ｉ ｏ ｏ
（ ｏｅｅｆＣ ｉＥ ｇ ｅｒｇ，Ｘ ’ｎＵ ｉｒｔ ｏ ｒ ｉｃ ｒ ａｄＴｃｎｌ ｙ ｉａ Ｃｌｇ ｉｌ ｎｉ ｅｎ ｌ ｏ ｖ ｎ ｉ ｉａ ｎ ｅ ｉ ｃ ｔｔ ｅ ｎ ｅ ｏ ｇ ，Ｘ ’ｎ，Ｓａ ｎｉ １０ ５ ｈ ａ ｖ ｓｙ ｆＡ ｈ ｅｕ ｈ ｏ ｈａｘ ０ ５ ，Ｃ ｉ ） ７ ｎ
上上
图 ３ 试 件 尺 寸 （ 位 ： ／） 单 ｉｉ ｎ１
图 １ 新型压 电摩擦 阻尼器设计构造图
１ 新 型压 电摩擦阻尼器的工作原理 和 设计构造
该 新 型压 电摩 擦 阻 尼器 由摩擦 片 １ 摩 擦 片 ２ ， ，
其 中摩 擦 片 １摩 擦 片 ２为 两 个 相 互 摩 擦 的两 ， 块钢 板 ， 者之 间涂 有 高 摩 擦 阻 尼涂 层 以增强 摩 擦 二 系数 。高 强螺栓 则 提 供 该 阻尼 器 所 需 的 预 紧 固力 。
Ｕ ｄｗ） （ｔ
４ ・Ｎｏ ・ Ｅ ＋ ‘Ｍ ‘
（） １
＝
Ⅳ ＝ｏ ．，。 吕口２ ｃ ｛＋ Ｅ． Ｋ 。 ；］， Ｎ ｃ
Ｅ（ ）＝ ・Ｕ ・ （ ） ｔ 【 ｔ】
＝
Ｕ为预 紧 固力 ； 为 振 动 持 时 ； ｔ Ｋ为 压 电摩 擦 阻尼器 的形 状 系 数 ； ３ Ｄ ３为压 电 陶瓷 的 轴 向压 电 应 变常数 ； ｔ Ｅ（ ）为 压 电驱 动 器 的 主动 调 节 的 电场 强
Ｅ ＝ ４ ・Ⅳ０ ・ ｆ ／ ＋４・
（ ｎ为偶 数 ）
・Ｍ ・ Ｕ ・１
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当 ｔ＞０时 ：
Ｆ （ ）： ・｛ ０＋ ・ ［ （ ） ・Ｋ ・ ３ ａｔ Ⅳ ｔ］ Ｄ３） 令 ： ＝ Ｋ ・ ３・ ・Ｕ ・Ｕ Ｍ Ｄ３
入 上式得 ：
９
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Ｅ： ． ０ ４ Ⅳ．
＋ｆ Ｆｄ ：４ Ｎ ． 十 ｄ戈 ．０ 一
２ 新型压电摩擦阻 尼器的动态 力学性 能
摩擦 力计 算公式 ： Ｆ ×Ｎ（） Ｊ ｄ＝ ｔ［
其 中
Ｊ 。 ．ｓ ‰ Ⅷｓ （） Ｍｃ ｗ‘ ０ ） “ （ ｄ
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新型 压 电摩 擦 阻尼器 动 态 力 学性 能 的理 论分 析
王 社 良， 禹江 ， 苗苗 樊 刘
（ 西安建筑科技 大学 土木工程学 院 ， 陕西 西安 ７ ０５ ） １０５
摘 要 ： 出 了一 种 新 型 压 电摩 擦 阻 尼 器 。 首 先 对 其 工 作 原 理 和 设 计 构 造 进 行 了 介 绍 ， 次 对 该 阻 尼 提 其
＝
４・（ （ ｏ＋— ‘ ’ ） ， Ⅳ 丌‘
（ ）＝ ・｛ ＋Ｍ ・ Ｏ ｗ ） ｔ ＣＳ（ ｔ ｝
由（ ） （ ） ３ 、５ 可得 ：
（） ５
３ 结 论
本 文提 出 了一 种 新 型压 电摩擦 阻尼 器 ， 立并 建
（ √
丽
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） ， 推 导 出该 阻尼 器在 简谐 荷载作 用 下的力 学性 能公式 ：
第 ３期
王社 良， ： 型压电摩擦 阻尼器动态力学性能的理论分析 等 新
当结 构振 动 时 ， 用 压 电 陶瓷 驱 动 器 的逆 压 电效 应 利 来改 变摩擦 阻尼 器 的螺 栓 紧 固力 ， 而 调 整 摩 擦 片 进 之 问的正 压力 ， 而 达到半 主 动控制 摩擦 力 的 目的。 从
第９ 卷第 ６月 期 ２０１１年３
Ｊｕｎｌ ｆ ｔ ｅ０ｒ ｓ ｌ Ａ ｃｉ 报 ｎ ＂ ｅ ｏｒａ ｏ Ｗａ水Ｒ ｓｌ ｅ筑工 程学 ｃ ｒｌ ｄ ｅｒ ｅ 利与建 ｄ ｒｌｅｔ ａ Ｅ ｎ ｉ ｒ Ｉｃ ｌｔ ｕ
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ｎ 一
式 中 ： （ ） 阻尼 器 的相对 位移 （ ） Ｕ 为 阻尼 ｔ为 ｔ； 器 的最 大相对 位移 。
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａ ｅ ｔｐ ｆｐｉｚ ｅｅ ｔｉ ｒｃｉｎ ｄ ｍｐ ｒｉ ｒ ｓｎｔｄ ｈ ｒ ｎ ｗ ｙ ｅ ｏ ｅ ｏ ｌｃｒｃ ｆ ｔ ａ ｅ ｓｐ ｅ ｅ ｅ ｅｅ．Ｆ ｒｔ ｉ ｏ ｉｓｌ ｙ，ｉ ｒ ｉｇ ｐ ｎ ｉ ｌ ｎ ｅ ｉｎ ｎ ｆ ｔ ｗｏ ｋｎ ｒ ｃｐｅ ａ ｄ ｄ ｓｇ ｉｇ ｏ ｓ ｉ ｓｒｃｕ ｅ ｒ ｎ ｒｄ ｃ ｄ．Ａｎ ｅ ｏ ｄｙ，ｔ ｅｄ ｐ ｒ Ｓｄ ｎ ｍｉ ｃ ａ ｉａ ｒ ｐ ｒｉｓａｅ ａ ａｙ ｅ ｔ ｔｒ ｓａ ｅ ｉｔ ｕ ｅ ｕ ｏ ｄ ｓ ｃ ｎ ｌ ｈ ａ ｅ ’ ｙ ａ ｃ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌｐ ｏ ｅ ｔ ｒ ｎ ｌｚ ｄ，ａ ｄ ｔｅ ｆｒ ｌｓ ｏ ｍ ｅ ｎ ｈ ｏｍｕ ａ ｆ ｉｓｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌｐ ｏ ｅｔｅ ｎ ｎ ｒｙ ｃ ｎ ｕ ｔ ｎ ｃ ｌ ｕａｉｎ ａｅ ｄ ｄ ｃ ｄ ｕ ｄ ｒｓｎ ｓ ｉａ ｏ ｄ ｎ ｔ ｃ ａ ｉａ ｒ ｐ ｒｉｓａ ｄ ｅ ｅｇ ｏ ｓ ｍｐ ｉ ａｃ ｌｔｏ ｒ ｅ ｕ ｅ ｎ ｅ ｉｕ ｏｄ ｌａ ｉｇ． ｏ ｌ Ｋｅ ｗｏ ｄｓ ｒｃ ｉｎ ｄａ ｙ ｒ ：ｆ ｉｔ ｍｐｅ ｏ ｒ；ｐ ｅ ｏ ｌｃ ｒｃ ｃ ｒ ｍｉ ｃ ｕ ｔ ｒ；ｐｉｚ ｌｃ ｒｃ ｆ ｃ ｏ ｄ ｍｐ ｒ ｙ ｍｉ ｃ ｈ ｎ ｃ ｌ ｉｚ ｅｅ ｔｉ ｅ ａ ｃ ａ ｔ ａ ｏ ｅ ｏ ｅ ｔ ｒ ｔ ｎ ａ ｅ ；ｄ ｎａ ｃ ｍｅ ａ ｉａ ｅ ｉ ｉ ｉ
ｐｒ ｐｅ ｔ ｓ；ｅ ｅ ｇ ｏ ｓ ｍ ｐ ｉ ｎ ｆ ｒ ｕ ａ ｏ ｒｉ ｅ ｎ ｒ ｙ ｃｎ ｕ ｔｏ ｏ ｍ ｌ
普通摩 擦 阻尼器 因其 安装维 护方便 ， 价低廉 ， 造 且滞 回性能稳 定 ， 因而 成 为工 程 结 构 中较 为常 用 的
一
高强 螺栓 ， 高摩擦 阻尼 涂层 ， 电 陶瓷 驱动 器及 ４个 压 普通 螺栓组 成见 图 １ 。
收 稿 日期 ：０００．８ ２ １— ２ ４ 修稿 日期 ：０１０－６ ２ １． ０ ５ 基金项目： 国家 自然科学基金重大研究计划面上项 目（０ １ｏ３ ； ９ ７５０ ） 国家 自然科学基金 资助项 目（０７ １８ ； １９ ２６ ） 教育部科学技 术研究重点 项 目 （０ １４ ； ２９２ ） 教育部高等学校博士学科点专项科研基金 （０ ８７ ３０２ ； ２０００００ ） 陕西省工业攻关项 目（０ ８ ０ —３ ） ２０Ｋ ７ １ 作者简介 ： 王社 良（９７ ）男（ １５一 ， 汉族 ） 陕西西安人 ， ， 教授 ， 导， 博 主要从事工程结构抗震及新型智能材料研究 。