Seismic Response Control of Offshore Platform Structures with Shape Memory Alloy Dampers

In this study, the seismic response control of offshore platform structures with Shape Memory Alloy (SMA) dampers is investigated. A new SMA damper and its restoring force medel are introduced for the calculation of seismic response reduction. Based on an actual platform structure and its mechanical medel, the parameters which may affect the rate of shock absorption are analyzed, such as the number, position and characteristics of the SMA dampers and the condition of the site where the platform is located. The results show that the SMA damper is an effective control device for offshore platforms and satisfactory control can be achieved by proper selection of the parameters.     

应用形状记忆合金的桥梁结构振动控制研究及发展

简要介绍了形状记忆合金（SMA）材料的本构关系及其显著特性。总结了桥梁结构在地震和风振作用下的灾害，以及SMA驱动器和阻尼器在桥梁结构隔震及减震应用上的研究现状，展望了SMA在桥梁结构尤其是在大跨度斜拉桥和悬索桥结构抗震风振动控制中的应用前景，指出了基于SMA材料的桥梁结构振动控制研究中亟待解决的一些关键技术。     

形状记忆合金在结构振动控制中的应用

形状记忆合金是一种在结构振动控制领域具有广阔应用前景的智能材料，本文结合形状记忆合金的形状记忆效应，超弹性效应和高阻尼特性等特点，分别从结构的被动控制，主动控制及智能控制三个方面系统总结了形状记忆合金的研究现状，最后指出了需进一步研究的方向。     

SMA-MR复合型阻尼器

利用形状记忆合金超弹性、形状记忆特性和MR液的材料特性，提出了SMA-MR复合阻尼器，建立了阻尼器的理论模型。通过输入正弦波得到小震、大震时相应的滞回曲线，并对一单层框架进行输入El Centro地震波下的减震效果分析，比较了SMA-MR阻尼器、仅有SMA和仅有MR作用下的减震效果。结果表明，所设计的SMA-MR阻尼器具有卓越的阻尼性能，对大震、小震的控制实现了自适应的智能性。     

使用形状记忆合金的静态破岩机

利用最大形状恢复力可达７００ＭＰａ的钛镍形状记忆合金研制了一种新型的静态破岩机．这种破岩机由预压过的钛镍合金棒和一对双层楔形钢板构成，它除了加热装置外无需其它辅助设施。为了研究该破岩机的性能，用花岗岩和混凝土试件进行了室内试验并以位移非连续法（ＤＤＭ）完成了数值计算分析。结果证明，该破岩机性能良好并可控制裂纹的起始和扩展方向。     

SMA复合摩擦阻尼器性能的试验研究

利用形状记忆合金(SMA)的超弹性效应及高阻尼性能,结合传统Pall摩擦型阻尼器的特点,提出了一种SMA复合摩擦阻尼器。在建立阻尼器力学分析模型的基础上,对SMA复合摩擦阻尼器的性能进行了试验研究,分析了位移幅值、加载频率等对阻尼器的等效刚度、单位循环耗能和等效阻尼比的影响,并与理论分析结果进行了对比。研究表明,SMA复合摩擦阻尼器在加卸载循环下会形成比较稳定的滞回曲线,表明这种阻尼器具有良好的耗能能力。     

铁磁形状记忆合金研究进展与展望（Ⅱ）：本构模型

阐述了铁磁形状记忆合金（Ferromagnetic Shape Memory Alloy,简写为FSMA）本构模型研究的重要性。以时间为顺序,重点介绍了FSMA本构模型研究的发展历程和研究现状。仔细分析了各种FSMA本构模型在理论基础、适用范围、精度以及复杂程度等方面的特点,讨论了各种理论应用于FSMA本构模型的局限性,指出了它们在面向应用时存在的问题。研究表明,由于FSMA兼具磁致形状记忆效应、热弹性形状记忆效应等多种独特性能,使对其本构模型的研究存在一定困难,进一步的研究还有待开展。最后指出,对既能揭示FSMA微观机理又能预测其宏观热磁力学行为的本构模型、描述FSMA所有特性的统一模型、面向应用的FSMA简化本构模型等问题,尚有待深入研究。     

铁磁形状记忆合金研究进展与展望（Ⅲ）：应用研究

阐述了铁磁形状记忆合金（Ferromagnetic Shape Memory Alloy,简写为FSMA）在智能材料及其应用领域的优越性。重点介绍了FSMA装置研发和基于FSMA装置的体系分析理论的发展历程和研究现状。仔细分析了各种FSMA装置频率、输出力和最大位移等关键技术指标,讨论了基于电磁学、热力学和力学原理的包含FSMA装置体系的分析理论,指出了各自在面向应用时存在的问题。研究表明,FSMA独特的性能使其具有广阔的应用前景,然而在装置研发和系统理论领域还有待深入。最后指出,更广领域的新型FSMA装置和基于FSMA装置的体系分析理论等问题还有待进一步研究。     

近场脉冲地震下间隙式SMA-NSD摩擦支座简支桥梁隔震研究

隔震技术在提高多跨桥梁抗震性能方面已有广泛应用,然而传统隔震支座在近场脉冲地震动作用下容易产生残余位移较大、底部剪力水平较高、以及限位能力不足等问题。目前尝试解决上述问题主要有2个途径：一方面利用形状记忆合金(shape memory alloy, SMA)的隔震支座能有效控制峰值位移和残余位移,但同时会增加结构的内力响应;另一方面,利用负刚度(negative stiffness device, NSD)的隔震支座可以有效减小结构的内力响应,但可能会引起较大的残余位移。基于太平洋地震研究中心数据库提供的28条近场脉冲波,充分评估了间隙式SMA隔震支座和NSD隔震支座应用于多跨简支桥梁在四水准(小震、中震、大震和巨震)作用下的隔震性能。在此基础上,结合SMA与NSD各自的优点,提出一种间隙式SMA-NSD摩擦隔震支座并分析了其隔震性能。研究结果表明,该支座可显著降低NSD支座引起的残余变形并同时有效控制SMA支座引起的底部剪力。     

多维地震作用下大跨空间结构的减震控制分析

考虑到多维地震输入对网架结构的不利影响,基于形状记忆合金超弹性,研制出一种兼具自复位、高耗能及放大功能于一体的形状记忆合金复合黏滞阻尼器(Hybrid Shape Memory Alloy Viscous Dampers,简称HSMAVD),并通过试验研究该阻尼器在循环荷载作用下的力学性能;然后以平面四角锥网架模型为基础,将该阻尼器替换部分网架结构杆件,并分析该阻尼器减震控制效果。结果表明形状记忆合金与黏滞阻尼器复合后具有良好的协同工作能力,可有效发挥形状记忆合金的超弹性和黏滞阻尼器的速度相关特性,使其具有稳定的滞回性能和良好的耗能能力;采用阻尼杆件替换原杆件的方法既能对结构进行有效的减震控制,又不改变原有的结构形式,是一种优越的减震控制方法,并为HSMAVD被动控制系统在结构抗震中的实际应用提供新思路。