轴向拉压式U型厚壁金属波纹管阻尼器抗震性能研究

摘要

针对传统金属阻尼器承载力不足、极限变形较小等问题，提出一种新型轴向拉压式U型厚壁金属波纹管阻尼器。通过改变波纹管的壁厚、内径及波数等参数来调整阻尼器的承载力、初始刚度、极限变形及延性；采用有限元分析手段，对阻尼器的核心耗能元件进行单调及低周往复加载条件下的力学性能分析。研究核心耗能元件的内径、壁厚、波纹平均半径、U型波纹直边长度、材料屈服强度及波数这6个独立变量对其力学性能的影响关系，提出阻尼器极限位移的计算方法，给出阻尼器受拉屈服后刚度与屈服前刚度之比的拟合公式，揭示出新型阻尼器的受力机理，建立阻尼器的恢复力模型。同时，针对U型波纹管建立考虑边波效应的修正简化计算方法，并与规范法进行比较。研究结果表明：修正后的简化分析方法与规范法相比具有更高的精度；阻尼器滞回曲线饱满、耗能能力强、变形大、延性高；金属波纹管的刚度、屈服荷载、屈服后刚度及极限荷载均随壁厚的增加而显著增大；随着波数的增加，核心耗能元件的极限变形、延性及累积耗能显著提高，但受拉屈服后刚度降低；建议阻尼器设计时波纹平均径厚比不大于3.8,最大设计工作位移不大于极限位移的0.8倍。

关键词

厚壁金属波纹管 / 抗震性能 / 金属阻尼器 / 有限元分析 / ABAQUS