sap2000 阻尼器參數的研究

2016-11-16 by:CAE仿真在線來源:互聯網

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

式中c是阻尼系數,v是阻尼器活塞運動速度,a是速度指數(常取0.3~1.0,當a=1時為線性阻尼器)。

注意 :速度指數a=1時為線性阻尼,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,應用較多,但同時由于阻尼力的非線性也增加了計算的難度。對于非線型時程分析法,宜采用消能部件的恢復力模型計算。一般的粘滯阻尼器恢復力模型采用的是Maxwell的粘彈性模型這種模型是Maxvern在1969年提出的,它是由一個阻尼單元器單元和彈簧串聯構成的。在這一模型中,非線性力一變形關系如公式
f=kd(下標k)=cd (下標c)(cexp次方)

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

cexp-阻尼指數(0.2-2)。

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

概念:
在線性分析工況下可以認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,主要問題是:以前做阻尼器消能分析時一般采用線性分析方法,此時需要將非線性問題線性化,將阻尼器帶給結構的附加阻尼作為古典阻尼的一部分(因為線性阻尼部分會在結構阻尼矩陣中體現)。這里面需要很多的經驗。sap2000并不推薦此種算法,畢竟阻尼器造成結構產生非比例的阻尼。
如果采用非線性分析,這里主要說的時FNA方法,阻尼器對結構的貢獻最主要體現在阻尼力上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的設定,我認為是由積分步長決定的。阻尼器松弛時間為c/K,這里的c為線性化后的阻尼系數,在一個積分步長內阻尼器至少要產生一次往復,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的200倍。如果一個步長內要阻尼器可以往復5次這樣就是1000倍的線性阻尼系數了。
不建議使用大的k值,先從小的倍數開始,然后再大一些直到結構穩定。
所以阻尼器的k的取值,是和計算的步長,線性化后的阻尼系數還有人為的因素相關的。

一個例子:

(1)金屬阻尼器:屈服強度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r=10。
(2)粘滯阻尼器速度指數Ot=0.6;阻尼系數C=5×106N·(s/m)。
非線性粘滯阻尼器的阻尼系數C=l×108N·(s/m)n 速度指數a=0.5.

另一個例子:阻尼器設計阻尼器的設計方法參照文獻[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%來控制的,估算出單個阻尼器的阻尼力的范圍,代入公式(1)中可計算出阻尼系數為:Cd=48000N·s/mm,a=0.23

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