粘滞阻尼器恢复力模型大致有两类:一种是用复杂的数学公式予以描述的曲线型;另一种是分段线性化的折线型。曲线型恢复力模型中的刚度是连续变化的,与工程实际较为接近,但在刚度的确定及计算方法上较为复杂,在实际工程计算中并不常用。目前,广泛使用的是折线型模型,对于摩擦阻尼器和铅消能器宜采用理想弹塑性模型(图3)。
金属消能器和屈曲约束支撑可采用双线性模型(图4)
金属消能器和屈曲约束支撑可采用Wen模型(文模型),其关系式为:
Wen模型中消能器的弹性刚度、有效刚度与双线性模型计算公式相同,能量可采用积分进行计算。
速度相关型消能器宜采用Maxwell模型(麦克斯韦模型)
或Kelvin模型(开尔文模型),Maxwell模型中阻尼单元与“弹簧单元”串联(图5),当模拟黏滞消能器时可将弹簧单元刚度设成无穷大,则模型中只有阻尼单元发挥作用。
Kelvin模型(图6),该模型是由一个线性弹簧单元和一个线性阻尼单元并联组成,模型中的输出力是二者之和。
粘滞阻尼器和黏弹性消能器的耗能量及相关参数的计算公式: