黏滞消能器的应力应变关系与消能器的构造形式有很大关系,并且受不同研究人员研究方法不同而不同。不同研究者普遍认为黏滞消能器的阻尼力主要受速度的影响。常用的计算模型为maxwell模型,将消能器模拟成一个弹性元件和阻尼元件相串联的情况。
Maxwell模型
黏滞消能器出力按下式计算:
式中,
——黏滞消能器的阻尼力
V ——活塞的运动速度
——与液压缸直径、活塞直径、导杆直径和流体粘度等参数有关的常数
m ——速度指数,线性黏滞消能器速度指数为1,非线性黏滞消能器速度指数通常在0.2到1之间
按黏滞消能器构造形式的不同可分为液缸式黏滞消能器(图1)、黏滞阻尼墙(图2)、三向黏滞消能器(图3)和组合式消能器。黏滞消能器中常用的黏滞液体主要有甲基硅油、硅基胶和液压油。液缸式消能器的研究和生产技术相对成熟,工程运用较为广泛。图1 液缸式黏滞消能器 图2 黏滞阻尼墙 图3 三向黏滞消能器
液缸式黏滞消能器的结构构造主要沿用机械液缸的结构,其外缸及活塞尺寸已经形成系列化。根据构造的不同可以分为单出杆流体消能器、双出杆流体消能器和液压缸间隙式流体消能器。液缸式消能器一般由缸体、导杆、活塞、阻尼孔和黏滞流体阻尼材料等部分组成(图4)。活塞在缸体内做往复运动,缸体内装满阻尼流体,活塞上有小孔成为阻尼孔。当活塞与缸体壁发生相对运动时,活塞的前后压差使阻尼流体从阻尼孔中流过,产生阻尼力。
图4 液缸式黏滞消能器