SMA简介连接方式 试验检测
SMA(形状记忆合金)是一种由两类以上金属元素构成、能够在温度和应力作用下发生相变的新型功能材料,得益于独特的应力诱发可逆马氏体相变机制而具有形状记忆效应。

SMA有Fe-SMA(铁基形状记忆合金)、Ni-Ti-SMA(镍钛基形状记忆合金)和Cu-SMA(铜基形状记忆合金)三种类别。我们公司目前的SMA阻尼器就是采用了Fe -SMA材料制作的一种剪切型阻尼器。
Fe-SMA(铁基形状记忆合金)具有形状记忆效应。在较低温度环境下施加外力作用,使得材料产生变形,随后将材料加热到临界温度(逆向相变点起始点),通过逆向相变恢复其原始形状,材料的这一特性称为形状记忆效应(Shape Memory Effect,SME)。

一定的驱动力可以实现相变过程,而这种驱动既可以是温度变化,也可以是外加应力。当温度降低至正向相变起始温度Ms时,形状记忆材料发生温度诱发马氏体相变,马氏体含量不断升高,直至马氏体相变结束温度Mf;当温度升高至逆向相变起始温度As时,逆向相变开始,直至逆向相变结束温度Af。这一温度诱发相变过程如图1所示。

如图2所示,若在Ms与As之间的温度范围内施加外部荷载,材料产生应力诱发马氏体相变,一定比例的奥氏体转变为去孪马氏体,且在外部荷载卸去后依然保持去孪生状态,此时加热至Af以上,材料将重新恢复至奥氏体相,路径2、3、4即为铁基SMA的形状记忆效应。
Fe-SMA(铁基形状记忆合金)兼具强度高、延性好、强屈比适中、低周疲劳性能卓越等诸多优点,其疲劳失效模式呈现明显的延性断裂特征,是一种适于在结构消能减震领域推广应用的理想金属材料。
Fe-SMA(铁基形状记忆合金)的冲击韧性随温度变化无明显差异,在-60℃低温下仍然保持良好的抗冲击性能,相比软钢拥有更好稳定性,更适用于有极寒天气的地区的建筑结构中。
SMA阻尼器的滞回曲线形状非常饱满,构件的塑性变形能力很强,具有很好的抗震性能和耗能能力。

SMA阻尼器本质上就是一种金属阻尼器,因此连接方式与其一致。
消能器与主体结构的连接一般分为:墙式、支撑式、柱式、门架式和腋撑式等,其中墙式连接和支撑式连接比较常用。
墙式连接:在主体结构楼层上下梁各设置一片混凝土悬臂墙,上(下)暴臂墙上(下)端与上(下)梁刚性连,接,下(上)端内设预埋件和连接埋板(或是钢构件),阻尼器通过与连接埋板(钢构件)焊接(螺栓连接)的方,式与上下悬臂墙连接。

采用墙式连接的形式布置灵活,可以靠近主体柱一侧布置,也可以布置于两主体柱中间。便于在相同框内布置门窗或者预留洞口,更容易与建筑上的使用需求相协调。墙式连接的墙体自重相对会大一些,附加荷载相对大一点,墙体为混凝土,施工周期较长。
墙式连接适用于新建或者既有混凝土结构,尤其是在对布置区内的有门窗使用需求的时候。

支撑式连接:在主体梁柱下部两处节点位置沿斜上方各延伸出一支钢斜撑,两支钢支撑的另一端通过连接板连接在一起,形成一组人字型支撑,阻尼器的一端与人字形支撑的连接板连接,另一端与上部主体梁连接。也可以采用从上部节点延伸的方式形成"V"字型支撑形式,或者是在梁柱上下节点位置均延伸出钢支撑,将阻尼器的上端连接于上部钢支撑,下端连接于下部钢支撑,形成"X"型连接。

支撑式连接的缺点:布置形式相对比较固定,在建筑空间使用上协调性未有墙式连接的好。优点:采用钢构件连接形式,施工周期较短,连接构件较轻,安装便捷。支撑式连接既适用于混凝土结构,也适用于钢结构。

支撑式连接现场。
需要检测屈服荷载、屈服位移、屈服后刚度、极限荷载、极限位移、滞回曲线面积等性能参数。