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摩擦阻尼器工作原理介绍

添加时间:2020-03-07 点击量:

摩擦阻尼器工作原理是利用固体摩擦作为其基本的消能原理,显然其基本形式是两个固体的表面之间相互滑动,为了使由摩擦而消耗的能量达到最大,在交界面上一般不引入液体润滑层,接触面也通常需保持干燥。这种固体摩擦在生活中相当常见,其相关的科学研究可以追溯到Coulomb时期,由其提出了关于滑动摩擦的三条假设:

1)总摩擦力与接触表面无关

2)总摩擦力与作用在交界面上的法向力成正比

3)对于较小的相对滑动速度,摩擦力与速度无关。应该指出的是其三条假设虽然不断被突破,不断被完善,但其在宏观作用下(如建筑摩擦阻尼器)仍然适用。

关于固体摩擦的现代实验研究及相关的详细数据和结论在Tabor所著的:《Friction-The Present state of Our Understanding》;和Larsen-Basse所著的《Basic Theory of Solid Friction》中可找到较为详细的论述。其对摩擦阻尼器的设计主要启示在于以下几点:

1)在任何情况下所有摩擦性能的详细研究必须考虑实际表面的不规则行,而不能仅仅假设其表面平整。

2)在金属之间(无氧化层)的接触面上,由于金属离子之间相互作用的结果,会产生摩擦系数u>1的情况。

3)如果金属之间存在氧化层,那么摩擦情况变得极度复杂而难以研究。

Johnson K.L.在著作《Contact Mechanics》中介绍了许多关于接触力学中经典问题的解答,但考虑到接触面的复杂性,及由于滑动而产生的一系列局部形变等因素,仅依靠理论对摩擦进行精确的分析仍然极其困难。其理论应用更多的是帮助设计人员避免不合理的构造设计,如避免金属表面间的直接接触,以免由于金属离子间的长期作用而改变摩擦系数,影响摩擦阻尼器的起滑力。在摩擦阻尼器设计中,环境对金属的腐蚀也应予以考虑,金属间普遍存在的的微裂纹、两种不同活泼度的金属等情况均可能构成原电池,进而加速金属的锈蚀。在Shreir等人合著的《Corrosion,Butterworth-Heineman》中有较为详尽的论述。但其理论仅停留在理想状态,由于摩擦阻尼器工作环境的复杂性和可能发生的扰动及摩擦作用,均会使理论预测变得极为复杂。不过在摩擦阻尼器构造上,根据理论合理避免锈蚀的产生,仍然是十分必要的。综上,对于摩擦的宏观理论较为简单,应用方便,而微观领域则十分复杂。在摩擦阻尼器实际研制中,可以应用宏观理论对其出力、位移等主要控制参数进行设计,之后根据微观理论对组件进行详细设计,最后通过实验修正其不足。

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