sap2000 阻尼器參數(shù)的研究

2016-11-16 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

一般情況下,阻尼器的輸出阻尼力F,與活塞運(yùn)動(dòng)速度v的a次方成正比,即:
F=cv(a次方)

式中c是阻尼系數(shù),v是阻尼器活塞運(yùn)動(dòng)速度,a是速度指數(shù)(常取0.3~1.0,當(dāng)a=1時(shí)為線性阻尼器)。

注意 :速度指數(shù)a=1時(shí)為線性阻尼,所以一般的都是非線性的阻尼器。由于非線性阻尼器具有較高的
耗能能力,應(yīng)用較多,但同時(shí)由于阻尼力的非線性也增加了計(jì)算的難度。對(duì)于非線型時(shí)程分析法,宜采用消能部件的恢復(fù)力模型計(jì)算。一般的粘滯阻尼器恢復(fù)力模型采用的是Maxwell的粘彈性模型這種模型是Maxvern在1969年提出的,它是由一個(gè)阻尼單元器單元和彈簧串聯(lián)構(gòu)成的。在這一模型中,非線性力一變形關(guān)系如公式
f=kd(下標(biāo)k)=cd (下標(biāo)c)(cexp次方)

式中:k一彈簧常數(shù);
c一阻尼系數(shù)(1000-20000);
d(下標(biāo)k)-阻尼器的變形;
d (下標(biāo)c)-阻尼器的變形速度

cexp-阻尼指數(shù)(0.2-2)。

**看到的1個(gè)例子中:線性的有效阻尼和剛度都是0,非線性的是有效剛度是2e11,阻尼系數(shù)是8e7,阻尼指數(shù)是0.5

概念:
在線性分析工況下可以認(rèn)為是阻尼器與彈簧串連。非線性分析工況下是maxwell模型,阻尼器與彈簧串連。
之所以這樣,主要問(wèn)題是:以前做阻尼器消能分析時(shí)一般采用線性分析方法,此時(shí)需要將非線性問(wèn)題線性化,將阻尼器帶給結(jié)構(gòu)的附加阻尼作為古典阻尼的一部分(因?yàn)榫€性阻尼部分會(huì)在結(jié)構(gòu)阻尼矩陣中體現(xiàn))。這里面需要很多的經(jīng)驗(yàn)。sap2000并不推薦此種算法,畢竟阻尼器造成結(jié)構(gòu)產(chǎn)生非比例的阻尼。
如果采用非線性分析,這里主要說(shuō)的時(shí)FNA方法,阻尼器對(duì)結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)最主要體現(xiàn)在阻尼力上NL上,不去修改阻尼矩陣。這樣還是利用以前的古典比例阻尼矩陣。
至于非線性剛度k的設(shè)定,我認(rèn)為是由積分步長(zhǎng)決定的。阻尼器松弛時(shí)間為c/K,這里的c為線性化后的阻尼系數(shù),在一個(gè)積分步長(zhǎng)內(nèi)阻尼器至少要產(chǎn)生一次往復(fù),這樣才能吸收能量。而地震波通常截取為0.005。這樣剛度至少為阻尼系數(shù)的200倍。如果一個(gè)步長(zhǎng)內(nèi)要阻尼器可以往復(fù)5次這樣就是1000倍的線性阻尼系數(shù)了。
不建議使用大的k值,先從小的倍數(shù)開(kāi)始,然后再大一些直到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
所以阻尼器的k的取值,是和計(jì)算的步長(zhǎng),線性化后的阻尼系數(shù)還有人為的因素相關(guān)的。

一個(gè)例子:

(1)金屬阻尼器:屈服強(qiáng)度235MPa;初始剛度K。=90000kN/m;屈服后剛度比為0.1,即屈服后剛度K=0.1K。屈服指數(shù)r=10。
(2)粘滯阻尼器速度指數(shù)Ot=0.6;阻尼系數(shù)C=5×106N·(s/m)。
非線性粘滯阻尼器的阻尼系數(shù)C=l×108N·(s/m)n 速度指數(shù)a=0.5.

另一個(gè)例子:阻尼器設(shè)計(jì)阻尼器的設(shè)計(jì)方法參照文獻(xiàn)[5],以多遇地震及罕遇地震作用下的層間位移角1/1000和1/80作為粘滯阻尼器行程的下限和上限,可估算出阻尼器活塞的相對(duì)速度。層最大阻尼力一般是按阻尼器所在層以上各樓層總重量3-5%來(lái)控制的,估算出單個(gè)阻尼器的阻尼力的范圍,代入公式(1)中可計(jì)算出阻尼系數(shù)為:Cd=48000N·s/mm,a=0.23

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