对于常规摩擦消能器在工作时分为不滑移和滑移两种状态,在反复循环加载下消能器的滞回曲线为矩形。按照库伦模型假定,摩擦消能器的摩擦接触体相对滑移速度较小时,总滑动摩擦力的大小只与接触表面情况和施加在接触面上的力大小有关。因此,摩擦力可由刚塑性模型(阻尼力-位移骨架曲线见图1)计算:
式中 Fd——消能器输出力
N——法向压力,对于新型的摩擦消能器,法向压力随变形改变
μ——摩擦系数
x——消能器两端的相对位移
图1 刚塑性阻尼力-位移骨架曲线
普通摩擦消能器的核心部件如图3所示。是通过开有狭长槽孔的中间钢板相对于上下两块铜垫板的摩擦运动而耗能,调整螺栓的紧固力可改变滑动摩擦力的大小。滑动摩擦力与螺栓的紧固力成正比,另外,钢与铜接触面之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力差别小,滑动摩擦力的衰减也不大,保证摩擦耗能系统工作的稳定性。
图2 Pall摩擦消能器