sap2000 阻尼器参数的研究

2016-11-16 by:CAE仿真在线来源:互联网

一般情况下,阻尼器的输出阻尼力F,与活塞运动速度v的a次方成正比,即:
F=cv(a次方)

式中c是阻尼系数,v是阻尼器活塞运动速度,a是速度指数(常取0.3~1.0,当a=1时为线性阻尼器)。

注意 :速度指数a=1时为线性阻尼,所以一般的都是非线性的阻尼器。由于非线性阻尼器具有较高的
耗能能力,应用较多,但同时由于阻尼力的非线性也增加了计算的难度。对于非线型时程分析法,宜采用消能部件的恢复力模型计算。一般的粘滞阻尼器恢复力模型采用的是Maxwell的粘弹性模型这种模型是Maxvern在1969年提出的,它是由一个阻尼单元器单元和弹簧串联构成的。在这一模型中,非线性力一变形关系如公式
f=kd(下标k)=cd (下标c)(cexp次方)

式中:k一弹簧常数;
c一阻尼系数(1000-20000);
d(下标k)-阻尼器的变形;
d (下标c)-阻尼器的变形速度

cexp-阻尼指数(0.2-2)。

**看到的1个例子中:线性的有效阻尼和刚度都是0,非线性的是有效刚度是2e11,阻尼系数是8e7,阻尼指数是0.5

概念:
在线性分析工况下可以认为是阻尼器与弹簧串连。非线性分析工况下是maxwell模型,阻尼器与弹簧串连。
之所以这样,主要问题是:以前做阻尼器消能分析时一般采用线性分析方法,此时需要将非线性问题线性化,将阻尼器带给结构的附加阻尼作为古典阻尼的一部分(因为线性阻尼部分会在结构阻尼矩阵中体现)。这里面需要很多的经验。sap2000并不推荐此种算法,毕竟阻尼器造成结构产生非比例的阻尼。
如果采用非线性分析,这里主要说的时FNA方法,阻尼器对结构的贡献最主要体现在阻尼力上NL上,不去修改阻尼矩阵。这样还是利用以前的古典比例阻尼矩阵。
至于非线性刚度k的设定,我认为是由积分步长决定的。阻尼器松弛时间为c/K,这里的c为线性化后的阻尼系数,在一个积分步长内阻尼器至少要产生一次往复,这样才能吸收能量。而地震波通常截取为0.005。这样刚度至少为阻尼系数的200倍。如果一个步长内要阻尼器可以往复5次这样就是1000倍的线性阻尼系数了。
不建议使用大的k值,先从小的倍数开始,然后再大一些直到结构稳定。
所以阻尼器的k的取值,是和计算的步长,线性化后的阻尼系数还有人为的因素相关的。

一个例子:

(1)金属阻尼器:屈服强度235MPa;初始刚度K。=90000kN/m;屈服后刚度比为0.1,即屈服后刚度K=0.1K。屈服指数r=10。
(2)粘滞阻尼器速度指数Ot=0.6;阻尼系数C=5×106N·(s/m)。
非线性粘滞阻尼器的阻尼系数C=l×108N·(s/m)n 速度指数a=0.5.

另一个例子:阻尼器设计阻尼器的设计方法参照文献[5],以多遇地震及罕遇地震作用下的层间位移角1/1000和1/80作为粘滞阻尼器行程的下限和上限,可估算出阻尼器活塞的相对速度。层最大阻尼力一般是按阻尼器所在层以上各楼层总重量3-5%来控制的,估算出单个阻尼器的阻尼力的范围,代入公式(1)中可计算出阻尼系数为:Cd=48000N·s/mm,a=0.23

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