阻尼器的案例
【科研分享】韌性概念之新型阻尼器研發及相應結構需求指標評估
如何構造新型阻尼器？（發現性能進一步提升的空間）
回答這個問題，首先應該整明白為什么要構造阻尼器？我們提出新的阻尼器最快的方法自然是基于以往學者研究基礎之上，根據自己所要解決的工程需求（research gap)進行改進，并達到解決研究問題最初設定目標。比如時下，在被動減震方向，阻尼器的研發成了一個熱點。通過往結構上安裝一個新型的阻尼器（如何按，也是個學問），把以往的設計和評估流程走一遍，文章就很快出來了。這樣行文的文章是很多的。所以，你會看到越來越多看似很新穎的阻尼器構造，但是從機理上對現有的工程問題的解決效益不大，到工程應用則更是山長水闊。所以問題的焦點是為什么我們要構造新型阻尼器。對于這個問題的回答，就是我們構造阻尼器特征的方向。比如，Angus 閱讀大量的高性能阻尼器支撐結構方面的文獻，截至到目前為止，阻尼器支撐結構依然存在的問題如下（注意這里Angus 的研究的阻尼器支撐結構是自復位的，BRB支撐不在我的討論范圍內）：盡管近些年學者意識到，同時提高結構的屈服后剛度系數和耗能能力，可以顯著提高自復位阻尼器支撐結構的抗震性能（見圖1[1]）（因為兼顧主要受力構件和非結構構件，降低地震的軟弱層風險），但是較大的屈服后剛度會使得阻尼器支撐的承載力較大，導致與阻尼器支撐相鄰的構件和節點的需求增加，有增加其局部破壞的風險。此外，這類阻尼器[1]也被很多同行進行優化，但是構造依然是大同小異。Angus 認為在構造上此類阻尼器存在受壓穩定性問題，摩擦片兩側是否可以有效持續均勻滑動變形，以及摩擦片的角度和摩擦系數無法解耦，設計可能缺乏靈活性。因此這樣的阻尼器支撐的性能存在進一步優化的空間。
圖 1 自復位摩擦阻尼器
阻尼器優化思想
意識到上述的問題，那么如何解決這些問題，就是阻尼器優化的指導思想。因此兩方面開展優化流程。
展開 【JY】結構概念之(消能減震黏滯阻尼器)
前兩種阻尼器已在建筑結構的振動控制中得到廣泛應用，而
三向缸筒式黏滯阻尼器主要用于管道系統的振動控制。
對于黏滯阻尼器的研究，近年來主要是對于
黏滯阻尼器的空間分布的優化以及提高黏滯阻尼器構件性能的方法研究。
對于空間分布的優化：
主要是為了最大程度的發揮黏滯阻尼器的耗能能力，減小結構在地震作用下的反應，如何選擇合理有效的位置布置阻尼器具有重大的意義。通過對某建筑進行非線性時程分析，以最大程度減小層間位移角，甚至融入同時考慮了初始成本與總體預期損失的目標，得到最高的附加阻尼比為目標進行了優化。
對于提高黏滯阻尼器構件性能方法：
阻尼器的能量耗散能力隨著阻尼器變形的增大而增大，而阻尼器的變形通常受限于結構的層間位移角，為了使阻尼器有盡可能大的變形，同時不減小結構的承載力，因此可以對黏滯阻尼器內部進行增大阻變形來打破現有層間變形的限制。
換言之，利用放大系統將樓層變形放大給予阻尼器，使得阻尼器得到更大的行程(或者速度)，提供更高的等效阻尼比給結構，從而更高效的保護結構。
如桿式黏滯阻尼器的對角支撐、人字支撐和套索支撐是利用結構層間剪切變形來發揮阻尼器的作用，
且套索支撐形式可以放大結構層間剪切變形，增強阻尼器的耗能作用；而加強層中豎向布置是利用結構彎曲變形來發揮阻尼器的作用，可以通過伸臂杠桿的放大作用來提高阻尼器的耗能效率。
展開 在SAP2000和Perform3D中設計粘滯流體阻尼器
接下來，課程進入SAP2000的實際操作建模，你將學習如何正確定義非線性連接單元、分配阻尼器屬性，并將粘滯流體阻尼器集成到結構系統中。你將執行線性和非線性時程分析，解釋關鍵結果，并通過位移、加速度和力響應來評估阻尼器的有效性。
在高級部分，課程涵蓋Perform3D建模，重點關注基于性能的抗震評估、非線性組件、阻尼器校準和驗收標準。你將學習如何比較結構在有阻尼器和無阻尼器情況下的行為，評估生命安全性和防止倒塌的性能水準，并理解真實工程項目中使用的實用設計決策。
本課程非常適合希望在設計辦公室和研究項目中自信應用抗震阻尼器的土木和結構工程師、研究生、研究人員和實踐專業人士。無需具備阻尼器經驗，只需具備結構分析和地震工程的基礎知識。
完成本課程后，你將能夠專業地使用SAP2000和Perform3D設計、建模、分析和評估粘滯流體阻尼器。
**目標學員**
- 希望專攻抗震保護的土木和結構工程師
- 對高級結構建模和阻尼系統感興趣的工程專業學生
展開 【JY】消能減震黏滯阻尼器的力學原理與應用 ￥29.9
一、寫在文前
消能阻尼器的基本力學原理主要體現在恢復力模型上，恢復力模型的建立對整體結構模型的動力分析起了便捷作用，便于指導工程實際應用。對于消能阻尼器通常選擇以下本構進行模擬：
軟鋼消能器和屈曲約束支撐可采用
雙線性模型或Wen模型
；
摩擦消能器、鉛消能器可采用
理想彈塑性模型
；
黏滯消能器可采用
Maxwell模型
；
黏彈性消能器可采用Kelvin模型。
對于黏滯阻尼器的概念可看下：
【JY】結構概念之(消能減震黏滯阻尼器)
主要給大家講解減震設計中的黏滯阻尼器相關的內容。
經過眾多學者多年的研究和改進，都提出過黏滯阻尼器的恢復力模型，歸納起來，一般有線性模型、Kelvin模型、Maxwell模型、Wiechert模型四種類型。
二、黏滯阻尼器的計算理論簡述
在黏滯阻尼器中，液體在密封油腔小孔內的高速流動，可采用流體動力學Navier-Stokes方程進行描述。對于理想的直阻尼孔，可考慮兩種極端情況：
一種是慣性流，適用于液體黏度較低、間隙相對較大、液體在小孔流徑較短或高流速的情況。在此情況下可將Navier方程進行簡化，并考慮較低頻率情況，此時阻尼力是由液體加速流過小孔通道產生的唯一的慣性力，在速度很高時阻尼力出力會急劇增大，因此慣性流不能用于實際工程。
另一種可歸為黏性流，適用于液體黏度較高、相對間隙較小、液體在小孔流徑較長或低流速的情況。此時阻尼器響應符合下面等式：
式中μ——液體黏度；Lp、Rp、h——表示活塞頭的長度、半徑以及間隙的寬度等幾何特性。阻尼器的消能完全通過液體經過通道產生的黏性作用來實現。
展開 
技術|?建筑減隔震設計消能粘滯阻尼器介紹
粘滯阻尼器產品型號的表示方法:
以VFD-NLx323x250型號為例，說明如下：
VFD：代表粘(黏)滯流體阻尼器，Viscous Fluid Damper的英文首字母。
NL：代表粘滯阻尼器的型式，NL代表非線性，L代表線性。
323：代表粘滯阻尼器的z大輸出阻尼力，單位kN，也稱為額定載荷，對產品價格影響很大。
250：代表粘滯阻尼器的設計容許位移，單位mm，也稱為行程，對產品價格影響很大。
【05】黏滯阻尼器不同安裝方式在ETABS中的模擬方法（含肘節型）
黏滯阻尼器不同安裝方式在ETABS中的模擬方法
黏滯阻尼器是由缸體、活塞、黏滯材料（常采用二甲基硅油）等部分組成，利用黏滯材料運動時產生黏滯阻尼耗散能量的減震裝置。
01普通黏滯阻尼器在ETABS中的模擬方法？
黏滯阻尼器的模擬方法
黏滯阻尼器常采用Damper-Exponential單元進行模擬，模擬參數如下圖所示：
備注：在輸入參數時，需注意單位的匹配，如果使用ETABSV17版本的軟件，在輸入時應先輸入阻尼指數，再輸入阻尼系數。
02黏滯阻尼器斜撐安裝和肘節型安裝在ETABS的應用？
建模方法
建立一榀框架，層高和跨度均為4m，對框架施加水平正弦節點位移，位移取5mm。
斜撐式黏滯阻尼器安裝方式在ETABS中的建模：
肘節式黏滯阻尼器安裝方式在ETABS中的建模：
運動模式
斜撐式黏滯阻尼器在ETABS中的運動模式（參微信公眾號“防震技術）
肘節式黏滯阻尼器在ETABS中的運動模式（參微信公眾號“防震技術）
滯回曲線
斜撐式 黏滯阻尼器在ETABS中的滯回曲線：
針對斜撐式安裝方式，施加節點水平位移5mm， 阻尼器最大位移約為3.49mm 。
肘節式黏滯阻尼器在ETABS中的滯回曲線：
針對肘節式安裝方式，施加節點水平位移5mm， 阻尼器最大位移約為5.07mm 。
可見，合理的設計肘節式系統，對增加阻尼器的耗能能力有較大的改善。
展開 世界最大的風阻尼器，大樓擺蕩可達1米，絕對的鎮樓神器！
風阻尼器通電后，一旦建筑物因強風產生的搖晃可以通過傳感器傳至風阻尼器，此時風阻尼器的驅動裝置會控制配重物的動作，大幅降低環球金融中心由于強風引起的搖晃。
來源：
【01 黏滯阻尼器減震設計篇】建筑消能減震技術規程 JGJ 297-2013應該注意的那些點
黏滯阻尼器的基本構造是什么，是用來干嘛的呢？黏滯阻尼器的關鍵控制參數有哪些呢？為啥工程上這么喜歡采用黏滯阻尼器呢？采用黏滯阻尼器的消能減震結構有哪些設計重點需要考慮呢？下面將為您逐一解答，希望對您有所幫助。
Q1什么是黏滯阻尼器？
黏滯阻尼器是由缸體、活塞、黏滯材料（常采用二甲基硅油）等部分組成，利用黏滯材料運動時產生黏滯阻尼耗散能量的減震裝置，常根據構造分為孔隙式阻尼器、間隙式阻尼器和組合式阻尼器。
Q2黏滯阻尼器的關鍵參數有哪些？
根據JG/T 209-2012，指出黏滯阻尼器的命名規則如下:
那么極限阻尼力、最大阻尼力、設計阻尼力、最大輸出阻尼力、設計位移、極限位移、設計容許位移等之間有什么關系呢？
其實我們只需要關注大震下通過結構整體彈塑性分析確定所有阻尼器的最大出力作為設計阻尼力和設計位移（設計容許位移，此處未統一），為保證阻尼器有一定安全儲備，根據規范常取1.2倍或1.5倍設計阻尼力、設計位移分別作為極限阻尼力（也即最大輸出阻尼力、最大阻尼力）和極限位移，目前各種規范針對該部分還有一定分歧，目前正在編制的阻尼器相關規范應該會統一描述。
Q3什么情況會采用黏滯阻尼器？
當結構無需賦予更多附加剛度，而需賦予一定附加阻尼時以減小構件截面和配筋時，可優選黏滯阻尼器作為消能減震產品。合格的黏滯阻尼器出色的耗能效果在工程上被廣為應用。
Q4黏滯阻尼器一般有哪幾種布置形式？
黏滯阻尼器常采用墻式和支撐式兩種，針對填充墻位置較多的建筑優選墻式。
Q5黏滯阻尼器布置規則是什么？
展開 【02】黏滯阻尼器能否采用對角支撐的安裝形式？
黏滯阻尼器能否采用對角支撐的安裝形式？
黏滯阻尼器是由缸體、活塞、黏滯材料（常采用二甲基硅油）等部分組成，利用黏滯材料運動時產生黏滯阻尼耗散能量的減震裝置。
01黏滯阻尼器的連接形式有哪些？
黏滯阻尼器的基本連接形式主要分為兩種：
兩端鉸接：消能部件與銷栓或球鉸等連接件之間的間隙應符合設計文件要求，當設計文件無要求時，間隙不應大于0.3mm；
一端鉸接、一端法蘭連接：阻尼器一段通過通過銷軸與結構梁柱節點連接，另一端通過法蘭盤與阻尼器支撐桿連接。
02黏滯阻尼器能否采用對角連接的支撐形式？
對于無剛性的液體黏滯阻尼器，采用對角支撐時，連接形式應為一端鉸接、一端法蘭連接，兩端鉸接會形成三鉸一線的失穩狀態。
03對角支撐的黏滯阻尼器構造上有何特殊之處？
黏滯阻尼器形式分為兩種：圖（a）：一端具有萬向鉸軸承，一端設置法蘭盤，主要用于對角支撐的布置形式上；圖（b）：兩端具有萬向鉸軸承。
（a）
（b）
參考文獻
陳永祁，馬良喆等. 建筑結構液體黏滯阻尼器的設計與應用. 中國鐵道出版社
往期內容
【01 黏滯阻尼器減震設計篇】建筑消能減震技術規程 JGJ 297-2013應該注意的那些點
【劃重點與簡析】建筑隔震設計標準（GB/T 51408-2021）
文章發布24h后可聯系小編開通轉載權限，轉載須開頭注明來源：防震技術，感謝您的理解！
微信號｜防震技術
期待您的關注
免責聲明：文章有部分內容來源不詳，
如有侵權，請聯系我們，我們會第一時間處理。
點“在看”給我一個小心心
展開 【03】黏滯阻尼器不同安裝方式的適用性及位移放大系數推導（第1篇）
黏滯阻尼器水平安裝還是斜向安裝耗能效果更佳？
黏滯阻尼器是由缸體、活塞、黏滯材料（常采用二甲基硅油）等部分組成，利用黏滯材料運動時產生黏滯阻尼耗散能量的減震裝置。
01黏滯阻尼器的安裝方式有哪些？
黏滯阻尼器的基本安裝形式主要分為斜向形、人字形、剪刀型和肘節型，如下圖所示。其中：第一種為對角支撐；第二種耗能效果同墻式黏滯阻尼器；第三種為剪刀型支撐、第四種為肘節型支撐，均具有將阻尼器耗能效果放大的作用，但因安裝機構造型和施工工藝復雜的限制，應用較少。
02黏滯阻尼器的不同安裝方式的適用性及耗能效果有何差別？
斜向型安裝：黏滯阻尼應采用一端鉸接、一端法蘭板剛性連接，原因參見【02】黏滯阻尼器能否采用對角支撐的安裝形式。阻尼器兩端的相對位移小于結構的層間位移。
優點：構造簡單、易于裝配。
缺點：所占空間大，不利于人員通行和門窗布置，節點負擔較重。
人字形安裝（墻式安裝）：阻尼器兩端的相對位移等于結構的層間位移。
優點：可充分利用其消能能力，墻式安裝構件簡單，人字形方便跨 中門洞。
缺點：人字形支撐設計時要充分考慮側向穩定。
剪刀型安裝：阻尼器兩端的相對位移大于結構的層間位移。
優點：能較好解決建筑布置與阻尼器布置之間的矛盾，獲得大空間 和 視野；
缺點：附加給結構的側向剛度有限、必須將放大的支撐力傳至框架 梁，容 易使 框架梁發生樓面外的變形，影響 位移 放大 功能 的發 揮，安 裝 機構造型 和工藝復雜。
肘節型安裝（墻式安裝）：阻尼器兩端的相對位移大于結構的層間位移。
優點：上部耗能支撐可置于門、窗洞口的上方，能提供一定的下部 使用空 間，上部耗能支撐比 下部耗能支撐形式更有效。
展開 設計仿真 | 馬恒達使用Adams與ODYSSEE機器學習構建頻率相關阻尼器準確預測行駛和操縱性能
嵌入整車模型
04
結 果
機器學習模型可以高精度地復制真實的阻尼器性能。輸入機器學習算法的數據量越多，模型的性能就越好。下圖結果顯示了模型與真實測試數據相比的表現。
圖5. 實測阻尼器力和ODYSSEE預測值的對比
05
結 論
Mahindra研究谷的車輛動力學團隊能夠使用Adams和ODYSSEE進行創新，在車輛模擬中實現與頻率相關的阻尼器。如果沒有使用ODYSSEE CAE的Quasar求解器及其機器學習算法學習測試數據的能力，這項任務將非常繁瑣或完全不可能完成。
06
客戶評價
使用ODYSSEE的頻率相關阻尼器建模有助于探索MBD模擬中阻尼器特性的傳統建模之外的問題。這為我們引入更復雜的阻尼器特性并提高模擬模型的保真度提供了動力。
展開 
『分享』剪切型磁流變脂阻尼器轉子系統的動力特性
摘要：為了解決磁流變流體沉淀給磁流變流體裝置動力特性帶來的影響，提出一類流變特性也可以隨外加磁場發
生顯著變化的磁流變脂，基于剪切工作原理設計用于旋轉機械轉子系統的剪切型磁流變脂阻尼器及單盤懸臂轉子
系統，通過試驗詳細地研究剪切型磁流變脂阻尼器對轉子系統動力特性的可控性、剪切型磁流變脂阻尼器抑制轉
子系統振動的有效性，以及剪切型磁流變脂阻尼器對轉子系統的振動進行主動控制的適用性，并考察了剪切型磁
流變脂阻尼器一轉子系統的動力特性在長時間內的重復性。結果表明，利用一個低壓電磁線圈產生的磁場就可以
控制剪切型磁流變脂阻尼器一轉子系統的動力特性，在合適的磁場條件下剪切型磁流變脂阻尼器能夠極大地抑制
轉子系統的振動，剪切型磁流變脂阻尼器一轉子系統的動力特性在較長的時間內具有良好的重復性，剪切型磁流
變脂阻尼器適合作為轉子系統振動的主動控制元件。
剪切型磁流變脂阻尼器轉子系統的動力特性.pdf
展開 基于Adams的磁流變阻尼器虛擬樣機仿真研究
來自機械與建筑科學學院（SMBS）的學生正在研究一個應用程序，該應用程序使用磁流變（MR）阻尼器控制半主動座椅懸架系統振動。該項目采用PID控制器和新設計的磁流變液阻尼器對座椅半主動懸架系統進行性能分析。汽車懸架可分為三類，即被動、主動和半主動懸架系統。該項目小組旨在建立一個半主動座椅懸架，能在保持高頻的高性能外，減少低頻率上的振動傳遞。因此半主動系統采用了如磁流變（MR）和電流變（ER）等流體。這些流體中懸浮著微米大小的鐵顆粒。當電壓施加到流體上時，鐵顆粒在外部磁場中對齊，并改變流體的剛度。
事實上，建造和測試座椅懸架系統的物理實驗是極其麻煩和昂貴的。如何建立座椅懸架系統的數學模型是一項挑戰。懸架系統受到兩個關鍵的路面激勵（即隨機輸入）。利用控制方程在仿真模型中建立四分之一半主動懸架系統的數學模型。如下示意圖描述了座椅的多自由度模型。另外學生們發現可以通過應用控制器達到所需的效果，為此他們也使用了比例積分微分（PID）控制器，幫助控制阻尼力和路面力之間的誤差，并在半主動系統中使用了磁流變阻尼器來降低振動。
Adams及其全面的部件、關節和力庫意味著學生能夠以圖形方式建立機械系統模型，而不需要學生為機械設計編寫復雜的運動方程。
反之他們可以在圖形化編程環境中模擬具有全運動行為的設計，用動畫將結果可視化，并使用Adams后處理進行繪圖。該圖詳細介紹了學生使用控制器和減振器研究受控自適應懸架的方法。速度和加速度只能在垂直位移下計算。
這些變量顯示了汽車的性能指標和可以通過仿真加以改進的參數。
成果
汽車設計當中，座椅在確保乘客舒適性方面發揮著重要作用，特別是在長途駕駛時。如今大多數制造商更多關注座椅的靜態舒適性，而對動態舒適性關注有限。韋洛爾大學的這個學生項目幫助我們進一步了解動態舒適性的重要性。
展開 Ansys 案例研究 | 粘彈性阻尼器的諧響應減振分析
圖 3 通過實驗測得的復剪切模量定義 Prony 級數的命令流
圖4 粘彈性阻尼器頂面的 X 向位移頻響曲線
總結：
本仿真演示了如何在諧響應分析中使用粘彈性材料，以及粘彈性阻尼器如何降低高頻下的變形幅值。
如需案例實操視頻歡迎私信或留言！
巧用單元提高Abaqus計算效率：帶扭曲的軸對稱單元-橡膠阻尼器內摩擦生熱分析 ￥49.99
橡膠阻尼器的內摩擦生熱分析-節點溫度云圖
比如，假設上圖中的阻尼器不再是長方體，而是回轉體，且發生軸向扭曲變形，那么能不能用軸對稱單元來建模呢？
答案是可以的，在Abaqus的軸對稱單元系里還有一種可考慮Twist的單元，即帶字母G標識的那種類型，能夠在分析時充分考慮回轉體的整體扭轉變形。
首先，我們可以在part模塊使用Axisymmetric建立環形塊狀阻尼器的回轉截面；然后在mesh模塊劃分好四邊形網格；最后，定義單元類型為CGAX4T，即帶扭曲的4節點軸對稱位移-溫度耦合單元。
這里的橡膠阻尼器材料本構采用的是超彈性模型，應變能描述形式為Neo Hooke，再結合時域黏彈性Prony參數與非彈性變形能耗散比，來計算阻尼器周期性扭轉過程中的材料內摩擦生熱。
阻尼器上、下兩個端面的節點分別使用位于回轉軸上的兩個參考點來耦合，固定下端面參考點，并在上端面參考點施加軸向的周期性扭角位移。
阻尼器的回轉結構與網格-單元
雖然建模時只考慮了回轉截面，但是帶扭曲的軸對稱單元可以將回轉體發生扭轉時的整體結構響應考慮在內，這是因為這種單元多了一個扭轉自由度5，拿本例中的位移-溫度耦合單元CGAX4T來說，該單元的節點具有1、2、5和11四個自由度。
回轉截面上的節點溫度云圖
當然，我們還可以通過后處理設置，將阻尼器的三維實體以部分或全貌的形式顯示出來，這樣方便更直觀地看到整個結構的扭曲變形。
后處理定義回轉角度和網格堆疊
在周期性扭轉過程中，由于橡膠材料的黏彈性內摩擦耗散，導致阻尼器溫度逐漸升高，計算結果表明，30分鐘內阻尼器從開始時的室溫22℃升高到40℃。
阻尼器的升溫曲線
注：本案例的動圖為跳幀模式，直觀上不反映阻尼器真實的扭轉頻率。
展開 