粘滯阻尼器國(guó)際通用的模型是MAXWELL模型,它是彈簧單元和阻尼單元的串聯(lián)模型。
其中阻尼單元產(chǎn)生的阻尼力采用業(yè)界廣泛采用的模型為美國(guó)Taylor公司提出的F=CVexp本構(gòu)模型,在大多數(shù)情況下采用阻尼指數(shù)exp<1的非線性粘滯阻尼器,因而阻尼系數(shù)C的單位是帶指數(shù)的,減震廠家一般采用KN(s/mm)exp,YJK統(tǒng)一用國(guó)際單位KN(s/m)exp,如下:
這兩者之間的換算關(guān)系要特別注意,不是簡(jiǎn)單的1000倍,而是和阻尼指數(shù)相關(guān)的如下關(guān)系:
KN(s/m)exp?= KN(s/mm)exp?x 1000exp
比如廠家給出的阻尼指數(shù)exp=0.25,阻尼系數(shù)C=50KN(s/mm)0.25,則YJK所填入的阻尼系數(shù)C【KN(s/m)0.25】換算關(guān)系如下:
另外,串聯(lián)彈簧的初始剛度K實(shí)際是粘滯液體的壓縮剛度與裝置剛度的串聯(lián),一般為有限值,需要通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得,建筑隔震及消能減震技術(shù)規(guī)程(DG/TJ 08-2326-2020/J 15292-2020)5.5.5條明確提出產(chǎn)品性能中應(yīng)給出初始剛度,并在附錄B中建議采用正弦激勵(lì)法,按照輸入位移D=Asin(2πf1t)來(lái)控制試驗(yàn)機(jī)的加載,其中f1為結(jié)構(gòu)基頻。
當(dāng)沒(méi)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),一般根據(jù)初始剛度K與阻尼系數(shù)C的正比關(guān)系,取K為阻尼系數(shù)C的β倍。對(duì)于常見(jiàn)的粘滯流體阻尼器VFD,阻尼指數(shù)exp在0.15~0.4的范圍內(nèi),當(dāng)K和C中長(zhǎng)度量綱都取mm時(shí),常見(jiàn)的β可取2~4,當(dāng)K和C中長(zhǎng)度量綱都取YJK的m時(shí),常見(jiàn)的β可取200~1000;對(duì)于常見(jiàn)的粘滯阻尼墻VFW,阻尼指數(shù)exp在0.35~0.5的范圍內(nèi),當(dāng)K和C中長(zhǎng)度量綱都取mm時(shí),常見(jiàn)的β可取7~10,當(dāng)K和C中長(zhǎng)度量綱都取YJK的m時(shí),常見(jiàn)的β可取600~1000,不同單位之間β的換算關(guān)系如下:
β[長(zhǎng)度量綱m]=β[長(zhǎng)度量綱mm] x 10001-exp
需要注意的是,在結(jié)構(gòu)正常的阻尼系數(shù)范圍內(nèi),串聯(lián)剛度越大,減震器耗能越多,附加阻尼比也越大,K值超過(guò)實(shí)際值較多會(huì)過(guò)高估計(jì)結(jié)構(gòu)的阻尼比,所以串聯(lián)剛度的取值需要引起重視。