非線性液流阻尼器行為分析

1、1,非 線 性 液 流 阻 尼 器 行 為 分 析,侯建元致遠管理學院營建管理學系,結構防振液流阻尼器之研發(fā)製造及應用研討會(95.2.11),2,液流阻尼器構造,,3,液流阻尼器行為(I),4,FEMA 273, 耐震技術規(guī)範:,FT = FD + FE = CV + Ku,液流阻尼器行為 (II),5,液流阻尼器行為 (III),6,液流阻尼器行為 (IV),7,FT = FD + FE = Csgn(V)

2、|V |n + f(u),液流阻尼器行為 (V),8,相同幾何尺寸的阻尼器: 測試頻率越高非線性及勁度效應越大 填充之矽液越濃稠非線性及勁度效應越大相同內徑的阻尼器: 液流間隙越小非線性及勁度效應越大,液流阻尼器行為 (VI): 試驗結果觀察,9,流體力學基礎 (I),10,,,力平衡條件,液體應力與應變行為,液體連續(xù)性條件,流體力學基礎 (II),11,流體力學基礎 (III): 液體行為,12,流體力學

3、基礎(IV):液體應力與應變行為,13,牛頓流體:,流體力學基礎(V):牛頓流體,14,流體力學基礎(VI):剪切率,15,FD = C ? V = 6ph0L (R/h)3 ? V,L :活塞頭寬度R: 活塞頭半徑h: 液流間隙寬度,流體力學基礎(VII):填充牛頓流體的液阻器,16,矽油的化學結構 :Polydimethylsiloxane (多二甲基矽氧化物),矽油流變行為 (I),CH3-[(CH3)2SiO]x

4、-CH3,17,低剪切率,高剪切率,矽油分子形狀:,矽油流變行為 (II),18,矽油流變行為(III):剪切稀化,19,矽油流變行為(IV):剪切稀化,20,Yasuda-Carreau’s equation:,矽油流變行為(V):剪切稀化數學描述,21,液阻器在考慮剪切稀化後的理論行為(I),22,液阻器在考慮剪切稀化後的理論行為(II),23,液阻器在考慮剪切稀化後的理論行為(III),,n 非定值:低速時剪切稀化較不嚴重，矽油接

5、近牛頓流體， FD - V接近線性關係。高速時剪切稀化嚴重，矽油是非牛頓流體， FD – V偏離線性關係。速度越高偏離越嚴重。,--可解釋為何高頻時或間隙越小時非線性效果越大,24,液阻器在考慮剪切稀化後的理論行為(III),填充之矽液越濃稠非線性效應越大的解釋,25,n之最小值,26,矽油黏彈性行為(I),27,彈性材料:應力與應變同相,矽油黏彈性行為(II),28,黏性材料:應力與應變90度相位差,矽油黏彈性行為(III),29,黏

6、彈性材料:應力與應變有相位差,矽油黏彈性行為(IV),30,黏彈性材料的Maxwell 模型:,矽油黏彈性行為(V),31,液阻器在考慮矽油黏彈性及剪切稀化的理論行為(I),32,液阻器在考慮矽油黏彈性及剪切稀化的理論行為(II),33,勁度力之分離(I),,FT = FD + FE,34,勁度力之分離(II),35,勁度力之分離(III),36,鑽孔型液流阻尼器,37,填充牛頓流體的鑽孔型液阻器行為,FD = C ? V =