黏滯流體阻尼器
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-25
黏滯流體阻尼器的實例教程
此外，明確黏滯阻尼器的工作和運行狀態是進行一個合理的耗能減震設計過程的基礎，這也與設計者的初衷及目的有關。黏滯阻尼器的工作狀態主要可分為兩種，即日常的運營狀態以及遇到突發事件所處的狀態。這里涉及到的阻尼器主要工作和運行狀態包括
黏滯阻尼器內部工作壓強、其能量耗散形式、熱效應以及服役期限
等。每種新參數的阻尼器的生產過程，都是個邊生產、邊實驗的過程，除了控制質量的材料試驗、成品的質量檢測、部分組件（如活塞、密封件）的檢測也都是必不可少的。
四、黏滯阻尼器的黏滯流體成份
目前用于
黏滯流體消能阻尼器的黏滯流體主要是液壓油、有機硅油、硅基膠和特種懸浮液，而有機硅油又是應用最廣的。
有機硅油是有機硅高聚物中的一種，它的分子結構中還有元素硅，并且分子主鏈是一條由硅原子和氧原子交替組成的骨架。有機硅油具有無毒、無味、無腐蝕性和不易燃燒等優點。有機硅油的種類有很多，其中二甲基硅油最常用作為黏滯流體消能阻尼器的黏滯介質，目前的研究也最為成熟。
二甲基硅油，或簡稱為甲基硅油，是一種無色透明的油狀液體，密度一般為930~975kg/m2，不溶于水，并且疏水性好，具有比較好的電氣絕緣性能，是最基本、最典型的有機硅油，也是產量最大、應用最廣的一種品種。
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利用一系列特殊形狀的孔道來改變速流特性，此時阻尼器產生的輸出力與速度平方不再成比例，這種流體控制型小孔使提供的輸出力與阻尼指數α相關，其中α為一個預先設定的系數，范圍在0.3~2.0之間（Sap2000、Etabs的非線性黏滯阻尼單元的指數范圍相同），而對于地震工程，這個系數的取值范圍應在0.3~1.0之間。
因為此為了便于數學上的表達，可將上述式子化為阻尼力的大小與質點速度的指數形式成正比的黏性阻尼形式，其方向與運動的方向相反，這使結構的振動方程大大簡化，可采用下式進行表述：
將正弦激勵下體系振動的解：
（1）在線性模型中：
代入黏滯阻尼力的計算公式（假定阻尼指數α=1，即線性模型的油阻尼器），則可得到：
將上述方程進行整理可得黏滯阻尼其阻尼力的
滯回曲線為一個橢圓方程
：
可見，線性黏滯阻尼其阻尼力的滯回曲線為一個橢圓方程，橢圓的面積也就是阻尼力循環一周所做的功：
線性模型滯回形狀
當0<α<1時，可拓展得到非線性滯回模型（即串聯剛度無窮大的Maxwell模型）：
（當K=∞時，可得下圖）
（2）在Kelvin模型中
對于帶黏彈性質的黏滯阻尼器的模擬分析，考慮動態剛度的黏滯流體消能阻尼器理論模型可以采用Kelvin模型，即彈簧單元與阻尼單元為并聯的形式，其中K是黏滯阻尼器的儲存剛度，C是黏滯阻尼器的阻尼系數，α是黏滯阻尼器的阻尼指數，因此阻尼力的表達式為：
將相應的位移函數帶入可得到：
Kelvin模型滯回形狀(當α=1時)
三、黏滯阻尼器的計算模擬分析
對于黏滯阻尼器的模擬分析，各軟件均采用Maxwell模型，需要在軟件中填寫相應剛度K、阻尼系數C、阻尼指數α。
展開 黏滯阻尼器是一種以黏滯材料（主要為二甲基硅油）為阻尼介質的，被動速度型消能減震（振）裝置，主要用于結構震（振）動領域（包括風振、地震等）。黏滯阻尼器主要分為孔隙式、間隙式和組合式三種。視頻采用ANSYS-CFD模塊對組合式黏滯阻尼器進行分析。
下面介紹采用該模塊進行分析的主要流程：
1.Geometry
采用ANSYS-SC模塊，對流體區域進行建模，包含活塞內小孔、活塞與缸體內表面間隙，兩個油缸，考慮到計算時間，建立對稱結構如下圖所示。
2. Mesh
采用ANSYS-Meshing模塊，指定流體屬性，更改網格尺寸，對間隙和孔隙的流體區域進行網格細分。
3. Setup、Solution
采用ANSYS-CFD Enterprise模塊定義阻尼液為非牛頓流體，更改粘性模型，定義動網格區域，采用UDF施加速度加載工況，定義動畫窗口和結果輸出，提交分析。
4. Results
采用ANSYS-CFD Post模塊查看黏滯阻尼器內部流場結果，繪制阻尼器F-V滯回曲線。
5. ANALYSIS
對黏滯阻尼器滯回曲線采用MATLAB進行擬合，根據F=CV^a，擬合出阻尼器的阻尼系數C和阻尼指數a值。
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【JY】結構概念之(消能減震黏滯阻尼器)
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在ABAQUS中：
在Abaqus中，采用非線性鏈接對黏滯阻尼器進行模擬，其中阻尼里輸入的是速度和力，可以通過《阻尼器噸位設計分析V3.0》插件自動生成速度、力的數據，對黏滯阻尼器進行模擬。
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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）
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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。
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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
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
黏滯阻尼器是一種以黏滯材料（主要為二甲基硅油）為阻尼介質的，被動速度型消能減震（振）裝置，主要用于結構震（振）動領域（包括風振、地震等）。黏滯阻尼器主要分為孔隙式、間隙式和組合式三種。視頻采用ANSYS-CFD模塊對組合式黏滯阻尼器進行分析。
下面介紹采用該模塊進行分析的主要流程：
1.Geometry
采用ANSYS-SC模塊，對流體區域進行建模，包含活塞內小孔
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。
本插件嚴格按照Maxwell理論計算公式進行編制，詳情可先看以下推文：
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滯回曲線為一個橢圓方程
：
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線性模型滯回形狀
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