720 浏览优秀硕士研究生论文提纲范文：泡沫铝/聚氨酯复合材料阻尼器力学性能及其减震应用研究
摘要：球形开孔泡沫铝/聚氨酯（Spherical Cell Aluminum Foam/Polyurethane,SCAF/PU）复合材料是一种兼具阻尼和刚度一体的新型高阻尼材料。为了探索SCAF/PU复合材料应用于土木工程结构减震控制领域的可靠形式和有效性,本文研制了两种不同耗能机制、各具性能优势的SCAF/PU复合材料阻尼器。围绕该类阻尼器的力学性能与减震应用,在SCAF/PU复合材料阻尼器的性能试验、力学模型及其结构减震控制应用等方面进行了较为深入的研究。所开展的主要研究工作和取得的主要成果包括:（1）开展了SCAF/PU剪切型阻尼器在不同预紧力、剪切厚度、基体泡沫铝孔隙率、加载频率、加载幅值和循环次数等主要参数和加载工况下的性能试验,研究了其刚度、输出力、耗能量和阻尼比等性能参数的变化规律。结果表明:SCAF/PU剪切型阻尼器的性能具有典型的位移幅值相关性,且在建筑结构低频范围内较稳定;施加预紧力或增大剪切层厚度可显著增强其耗能性能,但也使之刚度减弱且输出力更早地随加载幅值增加而下降;由基体泡沫铝孔隙率更高的SCAF/PU复合材料制成的该阻尼器,具有更高的阻尼比。（2）开展了SCAF/PU摩擦-剪切型阻尼器在不同预紧力、剪切厚度和加载幅值等主要参数和加载工况下的力学性能试验,研究了其刚度、输出力、耗能量和阻尼比等性能参数的变化规律。结果表明:SCAF/PU摩擦-剪切型阻尼器具有典型的两阶段的性能演变特点。在小位移阶段,由金属铝提供摩擦耗能,滞回曲线饱满,具有良好的减震耗能特性;在中、大位移阶段,则由SCAF/PU复合材料进行剪切耗能,耗能量显著增加,力学性能与SCAF/PU剪切型阻尼器基本相似。同时,研究表明增大预紧力可同时提高该阻尼器的力学性能和耗能效果,增加剪切层厚度仅能明显改善其耗能性能。（3）根据SCAF/PU复合材料阻尼器的力学特性,分别建立了描述其滞回特征的“分段非线性指数模型”和预测其性能参数的“三参数幂函数模型”,对该类阻尼器的力学性能进行数值模拟。结果表明:“分段非线性指数模型”可较好地考虑加载幅值对SCAF/PU复合材料阻尼器滞回性能的影响。对于SCAF/PU剪切型阻尼器,该模型能够准确地模拟其在应变幅值为0.2～0.75范围内的滞回曲线;对于SCAF/PU-摩擦-剪切型阻尼器,该模型能够准确地模拟在其应变幅值为0.3～1.0范围内的滞回曲线。同时,“三参数幂函数模型”可以有效地描述SCAF/PU剪切型阻尼器的主要力学性能参数在50圈加载循环以内的变化规律,并预测出耗能量和阻尼比最终的稳定值。（4）基于SCAF/PU复合材料阻尼器的力学性能,以一栋5层钢框架结构为算例,采用三种不同的减震方案,对该类阻尼器在此结构中的地震反应进行有限元分析。结果表明:在三种符合抗震规范要求且频谱特性不同的地震波作用下,SCAF/PU复合材料阻尼器均能有效地减小结构的顶层位移、顶层加速度和层间位移等地震响应指标,各指标的减震率可达到10%～40%。增加SCAF/PU复合材料阻尼器的数量,并将其对称置于结构第2、4和5层,可实现最优的减震控制效果。
关键词：球形开孔泡沫铝/聚氨酯复合材料;阻尼器;力学性能;力学模型;减震控制;
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 耗能减震技术的研究现状
1.2.1 结构振动控制简介
1.2.2 被动控制的研究及应用
1.2.3 耗能减震技术的研究及应用
1.3 泡沫铝/聚合物复合材料的性能及减震应用研究现状
1.3.1 网络互穿复合材料
1.3.2 泡沫铝
1.3.2.1 泡沫铝力学性能研究现状
1.3.2.2 泡沫铝阻尼性能研究现状
1.3.3 泡沫铝/聚合物复合材料
1.3.3.1 泡沫铝/聚合物复合材料力学性能研究现状
1.3.3.2 泡沫铝/聚合物复合材料阻尼性能研究现状
1.3.3.3 泡沫铝/聚合物复合材料减震应用研究现状
1.4 本文主要研究内容及技术路线
第二章 SCAF/PU剪切型阻尼器力学性能试验研究
2.1 引言
2.2 SCAF/PU复合材料的制备
2.2.1 球形开孔泡沫铝
2.2.2 聚氨酯
2.2.3 SCAF/PU复合材料
2.3 SCAF/PU剪切型阻尼器的设计
2.3.1 SCAF/PU剪切型阻尼器的构造与工作原理
2.3.2 SCAF/PU剪切型阻尼器的设计参数
2.4 SCAF/PU剪切型阻尼器力学性能试验
2.4.1 试验概况
2.4.1.1 SCAF/PU试块的基本参数
2.4.1.2 试验目的
2.4.1.3 试验方法
2.4.2 试验结果
2.4.2.1 各试验工况下的力-位移滞回曲线
2.4.2.2 阻尼器性能参数的确定方法
2.4.3 试验分析
2.4.3.1 预紧力对SCAF/PU剪切型阻尼器性能的影响
2.4.3.2 剪切厚度对SCAF/PU剪切型阻尼器性能的影响
2.4.3.3 加载频率对SCAF/PU剪切型阻尼器性能的影响
2.4.3.4 位移(应变)幅值对SCAF/PU剪切型阻尼器性能的影响
2.4.3.5 基体泡沫铝孔隙率对SCAF/PU剪切型阻尼器性能的影响
2.4.3.6 循环次数对SCAF/PU剪切型阻尼器性能的影响
2.5 本章小结
第三章 SCAF/PU摩擦-剪切型阻尼器力学性能试验研究
3.1 引言
3.2 SCAF/PU摩擦-剪切型阻尼器的设计
3.2.1 SCAF/PU摩擦-剪切型阻尼器的工作原理
3.2.2 SCAF/PU摩擦-剪切型阻尼器的设计参数
3.3 SCAF/PU摩擦-剪切型阻尼器力学性能试验
3.3.1 试验概况
3.3.1.1 SCAF/PU试块的基本参数
3.3.1.2 试验目的
3.3.1.3 试验方法
3.3.2 试验结果
3.3.3 试验分析
3.3.3.1 预紧力对SCAF/PU摩擦-剪切型阻尼器性能的影响
3.3.3.2 剪切层厚度对SCAF/PU摩擦-剪切型阻尼器性能的影响
3.3.3.3 位移(应变)幅值对SCAF/PU摩擦-剪切型阻尼器性能的影响
3.3.3.4 SCAF/PU摩擦-剪切型阻尼器和SCAF/PU剪切型阻尼器的性能比较
3.4 本章小结
第四章 SCAF/PU复合材料阻尼器滞回模型及性能预测模型研究
4.1 引言
4.2 SCAF/PU复合材料阻尼器的滞回模型
4.2.1 模型建立
4.2.1.1 形状函数
4.2.1.2 分段非线性指数模型
4.2.2 模型参数识别
4.2.3 SCAF/PU剪切型阻尼器的滞回模型验证
4.2.3.1 试验工况1
4.2.3.2 试验工况2
4.2.3.3 试验工况3
4.2.3.4 试验工况4
4.2.3.5 试验工况5
4.2.3.6 试验工况6
4.2.4 SCAF/PU摩擦-剪切型阻尼器的滞回模型验证
4.2.4.1 试验工况1
4.2.4.2 试验工况4
4.2.4.3 试验工况6
4.3 SCAF/PU剪切型阻尼器的性能预测模型
4.4 本章小结
第五章 SCAF/PU复合材料阻尼器在钢框架结构中的减震控制设计研究
5.1 引言
5.2 算例概况
5.3 地震波的选取与修正
5.3.1 选取原则
5.3.2 基线修正
5.3.3 地震波选用结果
5.4 结构减震分析模型的建立
5.4.1 结构建模的基本假定
5.4.2 结构分析单元的选取
5.4.3 结构阻尼的定义与输入
5.4.4 阻尼器减震方案选取
5.5 不同地震作用下的模型动力响应分析
5.5.1 El-Centro波作用下的模型动力响应
5.5.2 Taft波作用下的模型动力响应
5.5.3 兰州波作用下的模型动力响应
5.6 本章小结
第六章 全文总结及展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
致谢
参考文献
