【摘 要】
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我国地震灾害严重,地震活动频率高、强度大、震源浅、分布广。近年来,基于粘滞阻尼器的新型减振方法越来越受到人们的青睐,由于具有耗能效果好、适用性强、结构简单等优点,粘滞阻尼器已广泛应用于土木工程结构中,以抑制地震引起的结构振动。然而,随着时间的推移,粘滞阻尼器在服役期间阻尼液黏度可能会发生变化,而阻尼液黏度直接影响阻尼力的大小,从而影响阻尼器的耗能减振能力,并且粘滞阻尼器安装在结构上后很难将其拆下来
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我国地震灾害严重,地震活动频率高、强度大、震源浅、分布广。近年来,基于粘滞阻尼器的新型减振方法越来越受到人们的青睐,由于具有耗能效果好、适用性强、结构简单等优点,粘滞阻尼器已广泛应用于土木工程结构中,以抑制地震引起的结构振动。然而,随着时间的推移,粘滞阻尼器在服役期间阻尼液黏度可能会发生变化,而阻尼液黏度直接影响阻尼力的大小,从而影响阻尼器的耗能减振能力,并且粘滞阻尼器安装在结构上后很难将其拆下来定期进行阻尼液黏度检测。因此,为了保证粘滞阻尼器的振动抑制能力,本文基于压电陶瓷传感器开发了一种实时监测粘滞阻尼器中阻尼液黏度的方法。主要研究内容及结论如下:（1）基于一维波动理论,推导了压力波在阻尼液中的传播方程并定义了黏度变化指标,根据推导的传播方程进行了数值分析,结果表明:阻尼液黏度越大,压力波在阻尼液中传播时的能量耗散越大,接收信号幅值和黏度变化指标越小;压力波的频率越大,压力波在阻尼液中传播时能量衰减越快;压力波在阻尼液中的传播距离越大,传播过程中能量耗散越大,压电陶瓷传感器接收到的信号幅值越小。（2）基于推导的波动方程,提出了一种基于波动法的阻尼液黏度监测方法,基于压电陶瓷传感器进行了阻尼液黏度监测实验,实验结果表明,随着阻尼液黏度的增加,接收信号的幅值逐渐减小,与理论分析结果一致,运用定义的黏度变化指标成功地定量监测了阻尼液的黏度,验证了该方法的可行性。此外,将实验结果与所提理论进行了比较,结果表明:1200 mm2/s工况下的模拟时域图与实验时域图幅值误差为4.30%,时域图的模拟结果与实验结果吻合较好,验证了所提理论的正确性;黏度变化指标的理论值与实验平均值之间的最大误差为4.84%,证明了所提方法具有较高的精度;理论曲线和实验拟合曲线基本一致,随着阻尼液黏度的增加,呈趋势一致的指数下降。此外,三次重复实验的一致性验证了所提方法的可重复性。（3）为了减少传感器使用数量,提出了一种基于机电阻抗方法的阻尼液黏度监测方法并对其进行了理论分析,基于单个压电陶瓷传感器进行了阻尼液黏度监测实验研究,实验结果表明,随着阻尼液黏度的增加,阻抗曲线的峰值频率逐渐向左偏移,谐振频率逐渐减小,而阻抗曲线的实部电阻值随阻尼液黏度的增加逐渐增大,验证了所提理论的正确性。此外,定义的黏度监测指标能够很好地反映阻尼液的黏度变化,验证了所提方法的可行性。
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