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形状记忆合金智能阻尼器的试验研究
Investigation on self-sensing shape memory alloy damper
【Author】 LI Hui, MAO Chen-xi (School of Civil Engineering, Harbin Institute of Technology Harbin, 150090, China)
【机构】 哈尔滨工业大学土木工程学院;
【摘要】 利用NiTi合金丝的超弹性特性及电阻应变特性,本文提出了一种具有自感知功能的新型形状记忆合金阻尼器,并通过对阻尼器的构造设计,使安装在其中的NiTi丝始终处于受拉状态,避免了合金丝在结构振动过程中受压屈曲.文中首先测量了两种不同直径NiTi合金丝的超弹性特性及电阻应变特性,得到了其在循环加、卸载作用下的应力-应变、电阻-应变及电阻-应力关系,随后,利用NiTi合金丝的上述特性,提出了一种新型形状记忆合金阻尼器,并将谊阻尼器安装在结构模型上进行了地震模拟振动台试验,同时测量了阻尼器中NiTi合金丝在结构振动过程中的变形.研究结果表明,形状记忆合金可以同时作为传感和控制的元件,安装在结构中,有效控制结构在地震激励下的响应,并监测结构构件变形,为结构震后安全评定提供可靠依据.
【Abstract】 An innovative self-sensing shape memory alloy (SMA) damper using the pseudoelasticity and electric resistance property of NiTi SMA wires was developed in this paper, in which the NiTi wires were always in tension when the SMA damper was installed on a structure and subject to earthquake excitation. Therefore, the buckle of NiTi wire could be avoided. First, the cyclic loading-unloading tests were performed for two types of NiTi wires that has different diameter to investigate their pseudoelastic and electric resistance properties, at the same time, get the stress-strain, electric resistance-strain and electric resistance-stress relationship of these NiTi wires. Thereafter, an innovative shape memory alloy damper utilizing the said properties of NiTi wire was designed and installed on a structural model. Shake table tests for this building model were conducted and the deformation time history of NiTi wire during the structural vibration was measured. The investigation of this paper indicates that shape memory alloy can act as sensorial and control element simultaneously when installed in a structure. It can mitigate structural seismic response effectively and measure the deformation of structural components synchronously; therefore, it can provide a large number of reliable data for the structural safety assessment after serious earthquake.
【Key words】 shape memory alloy; detection; structural vibration control; shake table test;
- 【会议录名称】 第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ
- 【会议名称】第五届中国功能材料及其应用学术会议
- 【会议时间】2004-09
- 【会议地点】中国北京·秦皇岛
- 【分类号】TB535
- 【主办单位】国家仪表功能材料工程技术研究中心、国家“863”计划新材料领域专家委员会、中国仪器仪表学会仪表材料学会、中国金属学会、中国稀土学会、中国复合材料学会、中国有色金属学会、重庆仪表材料研究所、北京有色金属研究总院、包头稀土研究院、钢铁研究总院、北京工业大学、燕山大学、山东大学、云南大学、上海交通大学、华中科技大学、天津大学、四川大学、湖南大学、大连理工大学、南京大学、清华大学、西南师范大学、北京科技大学、北京大学、厦门大学、中南大学、电子科技大学、重庆大学、福州大学、吉林大学、哈尔滨工业大学、武汉大学、西安理工大学、北京交通大学、西北工业大学、苏州大学、东北大学、复旦大学、武汉理工大学、浙江大学、北京理工大学、北京航空航天大学、中国科技大学、西南交通大学、南开大学、《功能材料与器件学报》编辑部、《功能材料》编辑部