【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及磁流變阻尼器力學特性及結構抗震領域，尤其涉及一種考慮位移滑移的磁流變阻尼器力-位移曲線及應用。
技術介紹
1、磁流變阻尼器是一種利用磁流變液的流變效應制作而成的半主動型減振裝置，具有結構簡單、響應快、可控性強、易于控制系統集成等優良特點，近年來已經在機械、汽車以及土木工程等領域的振動控制方面有所應用。
2、磁流變阻尼器的力學模型是預測阻尼器力學性能的基礎，同時也是設置磁流變阻尼器減震結構進行抗震計算或優化設計的前提條件。由于磁流變效應的復雜性，目前研究提出的磁流變阻尼器的力學模型很難準確和全面的描述磁流變阻尼器的各種力學特性。擬靜力試驗是研究結構抗震性能的有效方法，對磁流變阻尼器進行擬靜力試驗，了解其在擬靜力加載時的力學特性，能夠為磁流變阻尼器的力學性能模型研究及其在工程結構中的抗震設計及優化布置等提供數據基礎。
3、在試驗測試或實際工程應用時，磁流變阻尼器的兩端通常采用銷軸連接，再加上阻尼器內部的磁流變液很難完全灌滿、阻尼器往復運動中連接件松動等原因，當阻尼力卸載到接近0kn時，磁流變阻尼器的力-位移曲線會發生滑移，即位移變化顯著而阻尼力在0kn附近幾乎不變，這種現象在磁流變阻尼器的試驗測試中大量存在。但截止目前，還沒有一種能夠描述磁流變阻尼器存在的力-位移曲線位移滑移現象的計算方法或力學模型。
技術實現思路
1、本專利技術要解決的技術問題是提供一種考慮位移滑移的磁流變阻尼器力-位移曲線及應用，填補了本領域的技術空白，不僅能夠計算磁流變阻尼器
2、為了實現上述目的，本專利技術所采取的技術方案是：一種考慮位移滑移的磁流變阻尼器力-位移曲線，所述力-位移曲線考慮了位移滑移寬度參數、曲線斜率控制參數、曲線分支參數和電流大小影響的阻尼力幅值參數，磁流變阻尼器的力-位移曲線的表達式為：
3、
4、式中：λ為考慮曲線分支的參數，fτ為不同電流下阻尼器的屈服力，為阻尼器電流為0時的阻尼力，f為阻尼器在x處對應的阻尼力，f在區間[-u，u]的幅值為x為阻尼器活塞桿的實時位移，u為位移加載幅值，d為位移滑移寬度參數，n為曲線斜率控制參數，且n為大于1的奇數，sgn()表示符號函數。
5、優選的，所述參數的獲取和計算方法為：當電流為0時，fτ為0，此時磁流變阻尼器只存在阻尼力因此在電流為0的條件下，選取磁流變阻尼器在不同位移加載等級下試驗測得的阻尼力的值對進行擬合，擬合公式為：
6、
7、式(5)中，參數a、由試驗數據按照非線性最小二乘法擬合得到的用于控制與u的變化關系的參數。
8、優選的，參數fτ的獲取和計算方法為：磁流變阻尼器的屈服力fτ只與電流大小有關，用試驗測得的總阻尼力減去即可得到fτ，因此選取同一電流等級時不同位移加載等級下fτ的平均值，作為此電流等級對應的fτ值，再根據不同電流等級下fτ的值，對fτ進行擬合，擬合公式為：
9、fτ＝fτ0?ebi-fτ0?(6)
10、式(6)中，參數b、fτ0由試驗數據按照非線性最小二乘法擬合得到的用于控制fτ與i的變化關系的參數；i為磁流變阻尼器電流。
11、所述參數d的獲取和計算方法為：位移滑移寬度d的值隨電流的改變而改變，而不受位移加載等級的影響，因此選取同一電流等級時不同位移加載等級下d的平均值，作為此電流等級對應的d值；再根據不同電流等級下d的值，對d進行擬合，擬合公式為：
12、d＝d0-d1e-ci?(7)
13、式(7)中，參數c、d0、d1由試驗數據按照非線性最小二乘法擬合得到的用于控制d與i的變化關系的參數；i為磁流變阻尼器電流。
14、所述參數n的獲取方法為：在參數fτ、d計算完成的基礎上，此時表達式(4)中僅有控制曲線斜率的參數n未識別，因此可以比較不同n值的滑移模型與試驗曲線采用非線性最小二乘法進行擬合得到的確定系數r2，選取r2最接近1所對應的n即可，n為大于1的奇數。
15、本專利技術力-位移曲線函數表達式的構建方法包括以下步驟：
16、s1.構建磁流變阻尼器力-位移曲線中考慮位移滑移的函數表達式(1)；
17、s2.在步驟s1中函數表達式(1)的基礎上，構建磁流變阻尼器力-位移曲線中考慮位移滑移的上分支曲線的函數表達式(2)；
18、s3.引入考慮下分支曲線的參數，構造考慮位移滑移的完整函數表達式(3)；
19、s4.引入考慮電流影響的阻尼力幅值參數，從而建立不同電流下磁流變阻尼器的考慮位移滑移的阻尼器力-位移曲線的函數表達式(4)。
20、優選的，步驟s1中，引入考慮位移滑移寬度的參數，構建出的函數表達式(1)為
21、
22、式中，u為磁流變阻尼器的位移加載幅值，d為磁流變阻尼器的位移滑移寬度，x是磁流變阻尼器加載過程中的實時位移值，y為與x對應的縱坐標的計算值，n為控制曲線斜率的參數，且n為大于1的奇數。
23、優選的，步驟s2中，所述函數表達式(2)為：
24、
25、式中：y在區間[-u，u]的幅值為±1。
26、優選的，在步驟s3中，鑒于磁流變阻尼器力-位移曲線的上分支曲線和下分支曲線的中心對稱關系，引入考慮下分支曲線的參數，構建出的函數表達式(3)為
27、
28、式中，λ為考慮曲線分支的參數，sgn()表示符號函數，為阻尼器活塞桿的加載速度，正向加載時大于0，負向加載時小于0。
29、優選的，在步驟s4中，根據磁流變阻尼器的工作原理等，引入考慮影響阻尼力幅值的參數，構建出力-位移曲線的函數表達式(4)為：
30、
31、式中：fτ為不同電流下阻尼器的屈服力，為阻尼器電流為0時的阻尼力，f為阻尼器在x處對應的阻尼力，f在區間[-u，u]的幅值為x為阻尼器活塞桿的實時位移。
32、本專利技術所述力-位移曲線的應用：在任意電流和加載位移組合條件下，磁流變阻尼器的阻尼力卸載到接近0kn時，用于表達阻尼器位移發生滑移的力學特性。
33、采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本專利技術通過引入位移滑移參數、曲線斜率控制參數、下分支曲線的參數和電流影響的阻尼力幅值參數等，構建了考慮位移滑移的磁流變阻尼器的力-位移曲線，填補了本領域的技術空白，不僅能夠計算磁流變阻尼器在不同電流、位移加載等級下的阻尼力大小，還能夠表達出阻尼器力-位移曲線中位移滑移的力學特性，為磁流變阻尼器的擬靜力力學性能分析及其應用于結構抗震提供有價值的參考。
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1.一種考慮位移滑移的磁流變阻尼器力-位移曲線，其特征在于：所述力-位移曲線考慮了位移滑移寬度參數、曲線斜率控制參數、曲線分支參數和電流大小影響的阻尼力幅值參數，力-位移曲線的表達式為：
2.根據權利要求1所述的力-位移曲線，其特征在于，所述參數的獲取和計算方法為：當電流為0時，fτ為0，此時磁流變阻尼器只存在阻尼力因此在電流為0的條件下，選取磁流變阻尼器在不同位移加載等級下試驗測得的阻尼力的值對進行擬合，擬合公式為：
3.根據權利要求1所述的力-位移曲線，其特征在于，參數fτ的獲取和計算方法為：磁流變阻尼器的屈服力fτ只與電流大小有關，用試驗測得的總阻尼力減去即可得到fτ，因此選取同一電流等級時不同位移加載等級下fτ的平均值，作為此電流等級對應的fτ值，再根據不同電流等級下fτ的值，對fτ進行擬合，擬合公式為：
4.根據權利要求1所述的力-位移曲線，其特征在于，所述參數D的獲取和計算方法為：位移滑移寬度D的值隨電流的改變而改變，而不受位移加載等級的影響，因此選取同一電流等級時不同位移加載等級下D的平均值，作為此電流等級對應的D值；再根據不同電
5.根據權利要求1所述的力-位移曲線，其特征在于，參數n的獲取方法為：在參數fτ、D計算完成的基礎上，此時表達式(4)中僅有控制曲線斜率的參數n未識別，因此可以比較不同n值的滑移模型與試驗曲線采用非線性最小二乘法進行擬合得到的確定系數R2，選取R2最接近1所對應的n即可，n為大于1的奇數。
6.權利要求1-5任一項所述力-位移曲線的應用，其特征在于，在任意電流和加載位移組合條件下，在磁流變阻尼器的阻尼力卸載到接近0kN時，用于表達阻尼器位移發生滑移的力學特性。
...【技術特征摘要】
1.一種考慮位移滑移的磁流變阻尼器力-位移曲線，其特征在于：所述力-位移曲線考慮了位移滑移寬度參數、曲線斜率控制參數、曲線分支參數和電流大小影響的阻尼力幅值參數，力-位移曲線的表達式為：
2.根據權利要求1所述的力-位移曲線，其特征在于，所述參數的獲取和計算方法為：當電流為0時，fτ為0，此時磁流變阻尼器只存在阻尼力因此在電流為0的條件下，選取磁流變阻尼器在不同位移加載等級下試驗測得的阻尼力的值對進行擬合，擬合公式為：
3.根據權利要求1所述的力-位移曲線，其特征在于，參數fτ的獲取和計算方法為：磁流變阻尼器的屈服力fτ只與電流大小有關，用試驗測得的總阻尼力減去即可得到fτ，因此選取同一電流等級時不同位移加載等級下fτ的平均值，作為此電流等級對應的fτ值，再根據不同電流等級下fτ的值，對fτ進行擬合，擬合公式為：
4....
【專利技術屬性】
技術研發人員：張香成，胡云威，孫攀旭，賀浩，李娜娜，王潤澤，李敦，王春光，靳思騫，賽·瓦那帕力，
申請(專利權)人：鄭州大學，
類型：發明
國別省市：
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