基于SMA弹簧的调频TMD减振性能试验研究

摘要

为提高建筑结构的抗震性能，解决传统被动式调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)减振频带窄且自身频率难以调节的缺点，基于由形状记忆合金(shape memory alloy, SMA)材料制成的SMA弹簧，提出了一种具有调频能力的新型TMD(shape memory alloy tuned mass damper, SMA-TMD)。通过频率测试试验发现，SMA-TMD的频率会随着通入SMA弹簧电流的增大而升高。通过设计并开展振动台试验，验证SMA-TMD在调频与减振性能方面的可行性与有效性。试验结果表明，与失谐的传统TMD相比，通过调节输入电流而与主体结构再次调谐的SMA-TMD,在控制结构顶层峰值加速度响应方面，能够展现出更高的减振率，减振性能至少可提升21.5%。此外，SMA-TMD的工作行程相比于传统TMD也有显著改善，前后2组试验工况下的最大工作行程分别至少能够降低46.9%、39.2%。这不仅能够节省装置的安装空间，预留更多的建筑面积，还可拓宽装置的应用场景，使其能够布置在一些具有空间局限性的结构中。

关键词

形状记忆合金 / 振动控制 / 可变频率 / 调谐质量阻尼器 / 振动台试验