金属屈服型阻尼器耐久性检测
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发布时间:2025-06-03 04:04:46 更新时间:2025-06-02 04:04:47
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作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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金属屈服型阻尼器作为建筑、桥梁等工程结构重要的消能减震装置,其核心功能是通过金属材料(如低碳钢、铅、形状记忆合金等)在往复荷载作用下进入屈服状态产生塑性变形,从而耗散地震或风振能量,保护主体结构安全。然而,在长期服役过程中,环境侵蚀(如腐蚀)、材料老化、反复塑性变形导致的疲劳损伤等因素,会严重影响其力学性能和耐久性。因此,对金属屈服型阻尼器进行科学、系统的耐久性检测,评估其在设计寿命周期内或经历多次地震事件后能否保持预期的耗能能力、低周疲劳寿命和整体可靠性,对于保障结构安全、延长设备使用寿命至关重要。
金属屈服型阻尼器的耐久性检测通常涵盖以下核心项目: 1. 疲劳性能检测:评估阻尼器在低周往复荷载(模拟地震作用)下的疲劳寿命。核心指标是其在规定的位移幅值下能够承受的往复加载循环次数而不发生断裂或严重性能退化。 2. 极限变形能力检测:测试阻尼器在经历规定的疲劳循环次数后,其最终失效前的极限位移或变形能力。 3. 性能稳定性与退化检测:监测在疲劳加载过程中,关键性能参数(如屈服力、屈服位移、等效刚度、等效阻尼比、耗能能力)随循环次数的变化规律,评估性能的稳定性及退化程度。 4. 环境老化影响检测:模拟实际服役环境(如盐雾、湿热、高温、低温、紫外线辐射等),考察环境因素对阻尼器材料力学性能、表面状态以及整体疲劳寿命的影响。 5. 腐蚀影响检测:评估在腐蚀介质作用下,阻尼器关键部位(如焊缝、应力集中区)的耐腐蚀性能及腐蚀对其承载能力、疲劳寿命的影响。 6. 外观与尺寸变化检测:检查经历耐久性试验后,阻尼器是否存在裂纹、永久变形、表面损伤(如锈蚀、剥落)以及关键尺寸的变化。
进行上述检测项目需要依赖专业的仪器设备: 1. 大型电液伺服作动器系统:核心设备,用于施加高精度的低周往复位移或力载荷,模拟地震作用。需具备足够的出力、行程和精确的控制能力。 2. 反力墙/反力架系统:为作动器提供强大的支撑反力,确保加载的稳定性和安全性。 3. 高精度力传感器:安装在作动器或阻尼器两端,实时、精确测量施加在阻尼器上的力。 4. 高精度位移传感器/激光位移计:用于精确测量阻尼器核心耗能部件(如屈服芯材)的变形或相对位移。 5. 应变测量系统(应变片、动态应变仪):用于测量关键部位(如芯材、连接部位)的局部应变,评估应力状态。 6. 环境模拟设备: * 盐雾试验箱:模拟海洋或工业大气腐蚀环境。 * 恒温恒湿箱/快速温变箱/高低温试验箱:模拟湿热、干热、低温等气候环境。 * 紫外老化试验箱:考察紫外辐射对表面涂层或部分材料的影响。 7. 数据采集与分析系统:同步采集力、位移、应变等信号,实时显示滞回曲线,并计算关键性能参数(屈服力、刚度、耗能等)及其变化。 8. 宏观/微观观测设备:如光学显微镜、体视显微镜、扫描电镜(SEM)等,用于试验前后及过程中的外观检查、裂纹萌生与扩展观察、断口分析等。
金属屈服型阻尼器的耐久性检测方法主要包括: 1. 低周往复疲劳试验: * 按照相关规范(如建筑抗震试验方法规程JGJ/T 101)或产品标准的要求,确定加载制度(位移幅值、频率、波形、总循环次数)。 * 在室温或规定温度下,对阻尼器施加恒定或变幅的往复位移,同时连续记录力-位移(滞回)曲线。 * 实时监测关键参数的变化,并记录试件失效(如断裂)或性能下降到规定限值(如承载力降至初始的80%)时的循环次数(即疲劳寿命)。 2. 环境老化预处理+疲劳试验: * 先将阻尼器试样置于模拟环境(如盐雾、湿热)中暴露规定的时间。 * 暴露结束后,进行常规的力学性能测试(如单拉)和/或低周往复疲劳试验,评估环境老化对其性能的影响。 3. 加速腐蚀试验+性能测试:对特定部位进行加速腐蚀处理,然后进行静力或疲劳试验,考察腐蚀损伤后的承载力和疲劳寿命。 4. 多级位移幅值疲劳试验:在疲劳试验中采用逐步增大的位移幅值加载,可以更高效地评估其在不同地震烈度下的累积损伤情况。 5. 极限变形能力试验:通常在完成规定次数的疲劳循环后,对阻尼器进行单调加载直至破坏,测量其极限位移或变形能力。
金属屈服型阻尼器的耐久性检测需遵循相关的国际、国家或行业标准,主要依据包括: 1. 中国国家标准 (GB) / 行业标准: * GB/T 38591-2020 《建筑抗震韧性评价标准》:对消能减震装置的性能提出了要求。 * JG/T 209-2012 《建筑消能阻尼器》:规定了包括金属屈服型阻尼器在内的各类阻尼器的性能要求、试验方法(包含疲劳性能试验)。 * JGJ/T 101-2015 《建筑抗震试验方法规程》:详细规定了建筑结构构件及节点(包括阻尼器)的拟静力、疲劳等试验方法。 2. 美国标准: * ACI 374.2R-13 "Guide for Testing Reinforced Concrete and Structural Masonry Structural Elements under Slow Cyclic Reversed Loads":虽主要针对混凝土,但加载制度常被借鉴。 * FEMA 461 / ASCE 41-17 / ASCE 7-16:这些标准中对消能减震装置(包括金属阻尼器)的性能和试验验证提出了框架性要求。* AISC 341-22 "Seismic Provisions for Structural Steel Buildings":对钢结构中使用的抗震部件(如屈曲约束支撑BRB,也包含屈服原理)有详细的试验要求。 3. 日本标准: * JSSI Manual: Design and Construction Manual for Passively Controlled Structures:日本免震构造协会手册,对阻尼器(包括钢阻尼器)的性能和试验有详细规定。 4. 国际标准: * ISO 22762: Elastomeric seismic-protection isolators:虽主要针对隔震支座,但其对耐久性、疲劳试验的部分要求可供参考。 * 产品标准/企业标准:阻尼器制造商通常会根据上述通用标准和自身产品特性制定更详细的企业标准。
通过严格依据标准、采用科学的检测方法和先进的仪器设备进行耐久性检测,可以全面评估金属屈服型阻尼器在长期服役过程中的性能演变规律和失效模式,为产品的设计优化、质量控制、工程应用选型以及既有结构的性能评估和安全维护提供坚实的科学依据和技术支撑。
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
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