自复位形状记忆合金-软钢复合阻尼器滞回性能研究

来源：振动与冲击杂志2025年第20期北京时间：

作者：段居轩，张四化，钱辉qianhui@zzu

单位：郑州大学土木工程学院，郑州450001

摘要：为了实现阻尼器耗能能力与自复位能力的结合，采用SMA螺栓作为自复位部件，为其并联X型金属阻尼器以增强耗能性能，提出了一种新型形状记忆合金-软钢复合阻尼器（Shape Memory Alloy-Mild Steel Hybrid Damper，SMA-MSHD）。介绍了其基本构造、变形模式，由理论分析建立了其恢复力模型，开展了一个循环拉伸试验，建立了三维实体单元有限元模型。研究结果表明：SMA-MSHD的滞回曲线展现出典型的“旗帜形”，SMA-MSHD具备出色的能量耗散能力和自复位能力，理论模型、试验数据和有限元分析三者吻合良好。基于已经验证的有限元模型，建立了9个额外的有限元模型进行参数分析，关键参数包括SMA螺栓削弱段直径、X型钢板厚度、X型钢板强度和SMA螺栓的预应变。参数分析结果表明：增大SMA螺栓的削弱段直径可提高SMA-MSHD的输出力和割线刚度，但是SMA-MSHD的阻尼能力随之降低；增大X型钢板的厚度和强度会使SMA-MSHD滞回曲线饱满程度增加，增强SMA-MSHD的耗能能力；为SMA螺栓施加预应变可以有效减小SMA-MSHD的残余变形，提高SMA-MSHD的弹性刚度和割线刚度，但是会降低SMA-MSHD的最大变形能力。<br>

关键词：结构振动控制；自复位阻尼器；滞回性能；数值模拟；参数分析