大家知道,使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用,我们称之为阻尼。而安置在结构系统上的“特殊”构件可以提供运动的阻力,耗减运动能量的装置,我们称为阻尼器。
利用阻尼来吸能减震不是什么新技术,在航天、航空、**、枪炮、汽车等行业中早已应用各种各样的阻尼器(或减震器)来减振消能。从二十世纪七十年代后,人们开始逐步地把这些技术转用到建筑、桥梁、铁路等结构工程中,其发展十分迅速。特别是有五十多年历史的液压粘滞阻尼器, 在美国被结构工程界接受以前,经历了一个大量实验,严格审查,反复论证,特别是地震考验的漫长过程。下面的流程1中示的过程,就概括了它在美国的发展过程:
在航天、航空、**、机械等行业中广泛应用,几十年成功应用的历史,上世纪80年代开始在美国东西两个地震研究中心等单位作了大量试验研究, 发表了几十篇有关论文
90年代,美国地区科学基金会和土木工程学会等单位组织了两次大型联合,由*三者作出的对比试验,给出了*性的试验报告,供教授和工程师们参考
在肯定以上成果的基础上被几乎各有关机构,规范审查,肯定并规定了应用办法
管理部门通过,带来了上百个结构工程实际应用。 这些结构工程,成功地经历了地震、大风等灾害考验,十分成功。
液压阻尼器是上世纪70年代发展起来的一种对速度反应灵敏的减振装置,它借助特殊结构阀门控制液压缸活塞移动以抑制管道或设备周期性载荷和冲击载荷影响。其主要用于防止管道或设备因地震、水锤、汽锤、风载、安全阀排汽 及其它冲击载荷所造成的破坏。
液压阻尼器的工作过程可以用“刚柔相济”来描述,在管道或设备正常热膨胀时能随之缓慢移动,此时其几乎没有阻尼力,此时表现为“柔”;在载荷瞬变时液压阻尼器的阀门被激活,此时其产生出与振动力同样大小的反向阻力,扼制管道或设备产生较大的振动,减少振幅,从而起到保护管道或设备的作用,此时表现为“刚”。
液压阻尼器是一种速度敏感性的装置。当由力所引起的运动**过允许速度时,阻尼器将锁定、带载,并将速度限制在一个叫做闭锁后速度或渗漏率(bleed rate)的速度值。因此,测试液压阻尼器时,所感兴趣的参数如下:为额定载荷下的闭锁速度(lock-up velocity)、闭锁后速度或渗漏率、等值弹簧刚度(Stiffness)。
正常工况下活塞杆速度V<闭锁速度V闭,对管道的作用力很小,f低≤ 1~2%FN;
当发生瞬间冲击载荷时,V增大达到V闭时,液压油推动阀芯,使阀芯克服弹簧力关闭,液压油只能从阻尼小孔(节流阀)流过,形成阻尼力FN,使阻尼器闭锁。从而实现减振、抗振动的目的。
对于抗安全阀排汽型阻尼器,由于阀芯不设阻尼小孔,液压介质无法流动,因此,闭锁后速度V闭后=0。从而实现阻尼器对管道的持续拉力。
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