基于基于形状记忆合金（sma）的被动结构控制研究

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1、辽宁工程技术大学硕士学位论文基于形状记忆合金（SMA）的被动结构控制研究姓名：彭红美申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：刘海卿20031201辽宁工程技术大学硕士学位论文摘要形状记忆合金(ShapeMemoryAlloys)是一种新型的功能性材料，具有形状记忆、超弹性和变刚度等特性。由于具有这些显著特性，形状记忆合金已成为结构振动控制研究中一种优越的传感和驱动材料，从而在结构振动控制的应用研究中发挥着越来越重要的作用。本文首先对形状记忆合金的特性做了介绍，然后分析了产生这些特性的微观机理。在充分认识形状记忆合金特性的

2、基础上，研究了利用形状记忆合金拉索对建筑结构地震反应实施被动控制，推导了形状记忆合金拉索的恢复力模型。并尝试采用大型有限元软件ANSYS的菜单和APDL语言相结合来仿真验证了形状记忆合金拉索实施被动结构控制的效果，结果表明形状记忆合金拉索可以显著地抑制结构的地震反应。关键词：形状记忆合金(SMA)被动结构控制建筑结构地震反应AbstractShapeMemoryAlloys(SMA)arefunctionalmaterialswithspecialcharacteristicssuchasshapememoryeffect

3、，pseudoelasticity，variablestiffness．Becauseofthesecharacteristics，SMAhasbecomeoneofthemostimportantmaterialsforsensorsandactuatorsandplayedamoreandmoreimportantroleinstructuralcontr01．Inthisthesis，thespecialcharacteristicsareintroduceddetailedlyatfirst．Secondlyana

4、lysesthemicrocosmicmechanismofthesecharacteristics．TheninvestigatestocontrolpassivelytheseismicresponsesofbuildingsusingSMAtendonsbasedonunderstandingfullythesecharacteristics．ThehysteresismodelofSMAtendonsisderived．Atlast，anumericalexampleillustrateisgiven，whichi

5、scalculatedwithANSYS．Thenumericalresultsshowthattheseismicresponseofthebuildingcanbereducedsignificantly．KeyWords：ShapeMemoryAlloys(SMA)passivestructuralcontrolbuildingseismicresponse辽。rI：科技术人学硕士学位论文1绪论1．1选题背景及研究意义地震是种突发性和毁灭性的自然灾害，它对人类社会的危害主要表现在两个方面：一是由于地震引起建筑物的破坏

6、和倒塌将导致严重的人身伤l、：；二是地震及其地震引起的火灾和水灾等次生灾害将破坏人类社会赖以生存的A然环境，造成严重的经济损失，产生巨大的社会影响。特别是1556年陕西华县的8级大地震，死亡人数达83万余人，是世界历史上死亡人数最多的一次；1976年7月28R河北唐山的7．8级大地震，死亡24．2万余人，直接经济损失达几十亿元，使人民生命财产蒙受惊人的损失。近年来环太平洋的火山和地震进入活跃期。1995年1月17开，日本阪神发生7．2级城市直下型地震，22万栋房屋倒塌或破坏，死亡5438人，直接经济损失达1000亿美元；1

7、999年台湾发生大地震，造成严重的经济损失。我国地处世界上两个最活跃的地震带中间，东濒环太平洋地震带，两部和西南部是欧亚地震带所经过的地区，是世界上地震灾害最严重的国家之一。地震部门预测，在世纪之交将有大地震发生，建筑结构的抗震安全已成为全世界共同重视的重大课题。联合国也将20世纪的最后十年定为国际减灾年，是很说明问题的。、1．2建筑结构抗震设计准则工程结构抗震设计的目的，就是充分利用结构本身的抗震性能抵御地震作用，以最大限度地减轻和降低结构的地震破坏和影响，以免人员伤亡，减少经济损失，同时也能使地震时不可缺少的紧急行动得

8、以维持和进行。然而由于地震作用的不确定性很大，要使所设计的建筑物在遭遇未来可能发生的特大地震时绝对安全是既不经济也不现实的。换句话说，结构抗震殴计不能片面地追求绝对的安全性，而应该从现有的经济条件出发，采用合理的设计理论及其相应的构造措施使得所设计的建筑物在未来地震作用下发生破坏条件所允许。基于国际上这