本發(fā)明涉及阻尼器力學特性及結構抗震領域，尤其涉及一種考慮位移滑移的阻尼器力-位移曲線構建方法。

背景技術：

1、隨著建筑抗震理論的快速發(fā)展，建筑減震控制途徑逐漸有了很大的突破和應用，對于建筑結構而言，設置阻尼器是簡便有效的減震措施之一。目前，適用于建筑結構減震的阻尼器包括磁流變阻尼器、油阻尼器、摩擦阻尼器、軟鋼阻尼器、約束屈曲支撐等，并且油阻尼器、摩擦阻尼器、約束約束屈曲支撐等在減震結構中的應用較多。

2、阻尼器簡單精確的力學模型是預測阻尼器力學性能的基礎，同時也是設置阻尼器減震結構進行抗震計算或優(yōu)化設計的前提條件。然而，由于阻尼器的兩端與試驗測試裝置或工程結構通常采用銷軸連接，流體阻尼器內部的液體很難完全灌滿等原因，在阻尼器試驗測試或工作過程中，當阻尼力卸載到接近0kn時，阻尼器的力-位移曲線會發(fā)生滑移，即位移變化顯著而阻尼力在0kn附近幾乎不變，這種現(xiàn)象在磁流變阻尼器、摩擦阻尼器、約束屈曲支撐等試驗測試中大量存在。盡管不同種類的阻尼器都有許多不同的力學模型，但截止目前，還沒有一種能夠描述多種阻尼器存在的力-位移曲線位移滑移現(xiàn)象的計算方法或力學模型。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種考慮位移滑移的阻尼器力-位移曲線構建方法，解決了不同類型阻尼器在試驗測試或工作過程中存在的滑移現(xiàn)象，填補本領域的技術空白，為阻尼器的擬靜力力學性能分析及其應用于結構抗震提供有價值的計算依據(jù)。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術方案是：本發(fā)明力-位移曲線的構建方法包括以下步驟：

3、s1.構建阻尼器力-位移曲線中考慮位移滑移的函數(shù)表達式(1)；

4、s2.在步驟s1中函數(shù)表達式(1)的基礎上，構建阻尼器力-位移曲線中考慮位移滑移的上分支曲線的函數(shù)表達式(2)；

5、s3.引入考慮下分支曲線的參數(shù)，構造考慮位移滑移的完整函數(shù)表達式(3)；

6、s4.引入考慮影響阻尼力幅值的參數(shù)，從而建立某一具體阻尼器的考慮位移滑移的阻尼器力-位移曲線的函數(shù)表達式(4)；

7、s5.對步驟s4中力-位移曲線的函數(shù)表達式(4)中的所有未知參數(shù)進行參數(shù)識別，從而得到阻尼器的力-位移曲線。

8、優(yōu)選的，步驟s1中，引入考慮位移滑移寬度和曲線斜率控制的參數(shù)，構建出的函數(shù)表達式(1)為

9、

10、式中，u為阻尼器的位移加載幅值，d為阻尼器的位移滑移寬度，x是阻尼器加載過程中的實時位移值，y為與x對應的縱坐標的計算值，n為曲線斜率控制的參數(shù)，且n為大于1的奇數(shù)。

11、優(yōu)選的，步驟s2中，所述函數(shù)表達式(2)為：

12、

13、式中：y在區(qū)間[-u，u]的幅值為±1。

14、優(yōu)選的，在步驟s3中，鑒于阻尼器力-位移曲線的上分支曲線和下分支曲線的中心對稱關系，引入考慮下分支曲線的參數(shù)，構建出的函數(shù)表達式(3)為

15、

16、式中，λ為考慮曲線分支的符號函數(shù)，為阻尼器活塞桿的實時加載速度，正向加載時大于0，負向加載時小于0。

17、優(yōu)選的，在步驟s4中，根據(jù)阻尼器的具體類型、工作原理等，引入考慮影響阻尼力幅值的參數(shù)，構建出力-位移曲線的函數(shù)表達式(4)為：

18、

19、式中：λ為考慮曲線分支的符號函數(shù)，f為影響阻尼器阻尼力幅值的參數(shù)，例如，對于磁流變阻尼器，f為磁流變阻尼器不通電時的阻尼力和通電時的屈服力fτ之和；對于金屬屈服阻尼器，f為金屬屈服阻尼器的屈服力fy；對于摩擦阻尼器，f為摩擦阻尼器的摩擦力ff；f為阻尼器在x處對應的阻尼力，f在區(qū)間[-u，u]的幅值為±f，x為阻尼器活塞桿的實時位移，sgn()表示符號函數(shù)。

20、優(yōu)選的，在步驟s5中，根據(jù)某一具體阻尼器的設計參數(shù)或試驗數(shù)據(jù)，對函數(shù)表達式(4)中的所有未知參數(shù)f、u、d、n等進行參數(shù)識別，從而最終確定阻尼器的力-位移曲線。

21、所述參數(shù)f的識別方法為：通常情況下，根據(jù)阻尼器的試驗加載條件或試驗變量，選取多個試驗條件下測得的具有代表性的試驗數(shù)據(jù)，采用最小二乘法擬合得到阻尼器阻尼力幅值參數(shù)f與試驗加載條件或試驗變量的函數(shù)關系。

22、所述參數(shù)u的識別方法為：通常u等于試驗加載條件下的最大位移幅值。

23、所述參數(shù)d的識別方法為：通常情況下，根據(jù)阻尼器的試驗加載條件或試驗變量，選取多個試驗條件下測得的具有代表性的試驗數(shù)據(jù)，采用最小二乘法擬合得到阻尼器的位移滑移寬度d與試驗加載條件或試驗變量的函數(shù)關系。

24、所述參數(shù)n的識別方法為：在參數(shù)f、u、d確定好以后，表達式(4)中僅有曲線斜率控制的參數(shù)n未識別，接下來比較不同n值時表達式(4)的計算結果與試驗曲線采用非線性最小二乘法進行擬合得到的確定系數(shù)r2，選取r2最接近1所對應的n即可，n為大于1的奇數(shù)。

25、采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本發(fā)明通過逐步引入考慮位移滑移寬度的參數(shù)、引入曲線斜率控制參數(shù)、引入考慮下分支曲線的參數(shù)、引入考慮影響阻尼力幅值的參數(shù)，建立未知參數(shù)的識別方法等，提出了一種考慮位移滑移的阻尼器力-位移曲線構建方法，解決了不同類型阻尼器在試驗測試或工作過程中存在的滑移現(xiàn)象，填補本領域的技術空白，為阻尼器的擬靜力力學性能分析及其應用于結構抗震提供有價值的計算依據(jù)。

技術特征：

1.一種考慮位移滑移的阻尼器力-位移曲線構建方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的構建方法，其特征在于：步驟s1中，引入考慮位移滑移寬度和曲線斜率控制的參數(shù)，構建出的函數(shù)表達式(1)為

3.根據(jù)權利要求1所述的構建方法，其特征在于：步驟s2中，所述函數(shù)表達式(2)為：

4.根據(jù)權利要求1所述的構建方法，其特征在于：在步驟s3中，鑒于阻尼器力-位移曲線的上分支曲線和下分支曲線的中心對稱關系，引入考慮下分支曲線的參數(shù)，構建出的函數(shù)表達式(3)為

5.根據(jù)權利要求1所述的構建方法，其特征在于：在步驟s4中，根據(jù)阻尼器的具體類型、工作原理等，引入考慮影響阻尼力幅值的參數(shù)，構建出力-位移曲線的函數(shù)表達式(4)為：

6.根據(jù)權利要求1所述的構建方法，其特征在于：在步驟s5中，根據(jù)某一具體阻尼器的設計參數(shù)或試驗數(shù)據(jù)，對函數(shù)表達式(4)中的所有未知參數(shù)f、u、d、n等進行參數(shù)識別，從而最終確定阻尼器的力-位移曲線。

技術總結
本發(fā)明公開了一種考慮位移滑移的阻尼器力?位移曲線構建方法，S1.構建阻尼器力?位移曲線中考慮位移滑移的函數(shù)表達式；S2.構建阻尼器力?位移曲線中考慮位移滑移的上分支曲線的函數(shù)表達式；S3.構造考慮位移滑移的完整函數(shù)表達式；S4.建立某一具體阻尼器的考慮位移滑移的阻尼器力?位移曲線的函數(shù)表達式；S5.對步驟S4中力?位移曲線的函數(shù)表達式中的所有未知參數(shù)進行參數(shù)識別，從而得到阻尼器的力?位移曲線。本發(fā)明解決了不同類型阻尼器在試驗測試或工作過程中存在的滑移現(xiàn)象，為阻尼器的擬靜力力學性能分析及其應用于結構抗震提供有價值的計算依據(jù)。

技術研發(fā)人員：張香成,胡云威,孫攀旭,賀浩,李娜娜,王潤澤,李敦,王春光,靳思騫,賽·瓦那帕力
受保護的技術使用者：鄭州大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9