多稳态夹芯金属压杆的滞后阻尼增强机制与被动减振性能
2021-12-18靳汉文孟祥剑段利亚
海洋工程 2021年6期
方 辉,靳汉文,孟祥剑,段利亚
(1. 中国海洋大学 工程学院 山东省海洋工程重点实验室,山东 青岛 266100;2. 齐鲁工业大学(山东省科学院) 海洋仪器仪表研究所,山东 青岛 266061)
波浪破碎于结构前产生瞬时强载,钢结构可抵抗砰击强载,但固有阻尼极低,砰击振动低衰减传播,是海工结构损伤的重要原因[1-5]。多类结构振动抑制方法中[6-7],主动、混合控制方法具有较好效果[7-12],但难以保障必需的能源供应;被动减振无需供能[13-15],多采用黏性材料增强金属结构阻尼,根据阻尼和线性结构理论[16],阻尼材料在结构中需达到较高比例,但阻尼材料极低的模量会降低结构整体刚度。由上可见,线性结构理论下高刚度与高阻尼设计间存在原理性矛盾。
基于多稳态转换可实现构件力—位移滞后特性[17],Dong和Lakes[18]提出边界跳变压杆,初始状态下该类压杆边界为全接触压实的类固支状态,压缩载荷达到一定阈值后边界跳变为边缘接触的类简支状态,与此相对应,压杆稳态由轴压直杆、固支弯曲转换为简支弯曲,这一过程中压杆刚度循环变化使力—位移关系具有滞后特征;但是,稳态跳变过程中这类均匀直杆易出现局部塑性而破坏,同时,该构件稳态转换后变为低刚度会使变形突增而易于失稳。为达到有效承载,季树彬等[19]设计了一类偏心钢制压杆(图1(a)),有效控制了屈曲过程而消除局部塑性,进而引入协同弹簧以承担刚度下降产生的负载,实现了结构多稳态转换过程稳定承载……
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