双阶黏滞阻尼器阻尼力预测方法及系统

技术领域

本发明涉及结构减振控制技术领域，具体而言，涉及一种双阶黏滞阻尼器阻尼力预测方法及系统。

背景技术

地震是人类社会无法避免的一种自然灾害，地震造成的人员伤亡和经济损失大部分源于建筑物倒塌。为此，建筑领域提出了被动控制技术，被动控制技术主要采用消能减震和隔震两种方法，消能减震方法因其简单可靠而成为现代社会抗震设计的主要手段之一。消能减震方法即通过引入一些可以耗散地震能量的机械装置从而控制建筑结构在地震作用下的动力响应，以此达到保护主体结构的作用。

黏滞阻尼器是一种应用广泛的阻尼器。通过阻尼器中活塞的往复运动，使得高粘度流体在压差作用下高速通过活塞上的小孔或者与缸筒的间隙来产生阻尼。同时，黏滞流体阻尼器作为一种液压装置，在低频范围内无附加刚度，是一种速度相关型阻尼器。对采用黏滞阻尼器的钢筋混凝土框架的地震响应进行数值分析，结构被动控制的存在成功地减少了顶层和下方楼层的位移。

但是传统的单阶黏滞阻尼器无法满足更高的需求，目前是通过改变黏滞阻尼器构造来满足不同工作状态的需要，市面上现在已有双阶黏滞阻尼器的构造和工作机理。

双阶黏滞阻尼器主要是由主缸筒、副缸筒、活塞杆、固定套装在活塞杆上的主活塞、主缸筒和副缸筒之间设置的次缸筒和次缸筒内设置的固定套装在活塞杆上的次活塞等组成，主活塞和次活塞上都开有阻尼孔。活塞杆的运动会带动主活塞和次活塞共同运动，次缸筒内壁截面有变化，因此在运动过程中次活塞以及次缸筒内壁间隙会发生变化，从而满足不同工作状态的需要。

然而现有单阶黏滞阻尼器的计算方式无法适用于双阶黏滞阻尼器，导致难以开展结构地震响应分析。

发明内容

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种双阶黏滞阻尼器阻尼力预测方法，所述双阶黏滞阻尼器的阻尼器次活塞处于第一阶段时，阻尼力包括主活塞孔隙流动阻尼力；阻尼器次活塞处于过渡段时，阻尼力包括主活塞孔隙流动阻尼力、次活塞的间隙流动以及孔隙流动阻尼力，所述次活塞的间隙流动阻尼力与所述次活塞的所处位置及运动速度有关；阻尼器次活塞完全进入第二阶段后，阻尼力包括主活塞孔隙流动阻尼力、次活塞间隙流动以及孔隙流动阻尼力，完全进入第二阶段后所述次活塞间隙流动阻尼力仅与所述次活塞的运动速度有关；

所述方法包括：在所述第一阶段，获取主活塞孔隙流动流量，以及根据所述主活塞孔隙流动流量计算所述第一阶段主活塞两端压差；根据所述第一阶段主活塞两端压差计算主活塞孔隙阻尼力，作为第一阶段黏滞阻尼器阻尼力；或者，在所述过渡段及所述第二阶段，获取主活塞孔隙流动流量、次活塞孔隙流动流量与间隙流动流量，以及根据所述主活塞孔隙流动流量计算主活塞两端压差、根据所述次活塞孔隙流动与间隙流动流量之和计算次活塞两端压差；根据所述主活塞两端压差计算主活塞阻尼力、根据所述次活塞两端压差计算次活塞阻尼力，将所述主活塞孔隙阻尼力与所述次活塞阻尼力之和作为所述过渡段或所述第二阶段的黏滞阻尼器阻尼力。

可选地，所述第一阶段的主活塞孔隙流动流量如下：

其中，m为流动指数；k为稠度系数；l为活塞宽度，即圆管长度；s为表示活塞上开有s组孔径不同的圆孔；R

计算所述第一阶段主活塞两端压差如下：

其中，m为流动指数；k为稠度系数；l为活塞宽度，即圆管长度；s为表示活塞上开有s组孔径不同的圆孔；R

计算所述第一阶段主活塞孔隙阻尼力如下：

其中，m为流动指数(阻尼指数)；k为稠度系数；D

可选地，所述过渡段的次活塞孔隙流动与间隙流动流量如下：

其中，m为流动指数；k为稠度系数；D

计算过渡段次活塞两端压差如下：

其中，m为流动指数；k为稠度系数；D

计算次活塞阻尼力如下：

过渡段阻尼力等于主活塞阻尼力与次活塞阻尼力叠加：

其中，m为流动指数；k为稠度系数；D

可选地，所述第二阶段的次活塞孔隙流动与间隙流动流量如下：

其中，m为流动指数；k为稠度系数；D

计算第二阶段次活塞两端压差如下：

其中，m为流动指数；k为稠度系数；D

计算第二阶段次活塞阻尼力如下：

第二阶段阻尼力等于主活塞与次活塞叠加：

其中，m为流动指数；k为稠度系数；D

可选地，所述方法还包括：

根据所述第一阶段、所述过渡段或所述第二阶段黏滞阻尼器阻尼力，计算各阶段的阻尼系数；

根据所述各阶段的阻尼系数及减震设计目标，对双阶黏滞阻尼器进行构件参数设计。

可选地，所述各阶段的阻尼系数如下：

可选地，所述根据所述各阶段的阻尼系数及减震设计目标，对双阶黏滞阻尼器进行构件参数设计，包括：根据所述减震设计目标确定目标阻尼系数及目标阻尼指数；所述目标阻尼系数包括一阶阻尼系数及二阶阻尼系数；根据所述目标阻尼系数及所述目标阻尼指数，对双阶黏滞阻尼器进行构件参数设计。

可选地，影响所述一阶阻尼系数的特征包括主活塞上活塞孔的直径、个数、主活塞直径、主活塞宽度、活塞杆直径、主缸筒内径、阻尼液的流动指数和稠度系数；影响所述二阶阻尼系数的特征除主活塞特征外还包括次活塞上活塞孔的直径、个数、次活塞直径、次活塞宽度、活塞杆直径、次缸筒内径、次缸筒内壁与次活塞的间距、阻尼液的流动指数和稠度系数。

可选地，还包括过渡阻尼系数；影响所述过渡阻尼系数的特征除主活塞特征外还包括次活塞上活塞孔的直径、个数、次活塞直径、次活塞宽度、活塞杆直径、次缸筒内径、次缸筒内壁与次活塞的间距、阻尼液的流动指数和稠度系数，以及次活塞与次缸筒变截面的相对位移关系。

本发明实施例提供一种双阶黏滞阻尼器阻尼力预测系统，所述双阶黏滞阻尼器的阻尼器次活塞处于第一阶段时，阻尼力包括主活塞孔隙流动阻尼力；阻尼器次活塞处于过渡段时，阻尼力包括主活塞孔隙流动阻尼力、次活塞间隙流动以及孔隙流动阻尼力，所述次活塞间隙流动阻尼力与所述次活塞的所处位置及运动速度有关；阻尼器次活塞完全进入第二阶段后，阻尼力包括主活塞孔隙流动阻尼力、次活塞的间隙流动以及孔隙流动阻尼力，所述次活塞的间隙流动阻尼力仅与所述次活塞的运动速度有关；所述系统包括：

第一阻尼力计算模块，用于在所述第一阶段，获取主活塞孔隙流动流量，以及根据所述主活塞孔隙流动流量计算所述第一阶段主活塞两端压差；根据所述第一阶段主活塞两端压差计算主活塞孔隙阻尼力，作为第一阶段黏滞阻尼器阻尼力；或者，

第二阻尼力计算模块，用于在所述过渡段及所述第二阶段，获取主活塞孔隙流动流量，同时获取次活塞孔隙流动流量与间隙流动流量之和，以及根据所述主活塞孔隙流动流量计算主活塞两端压差、根据所述次活塞孔隙流动与间隙流动流量之和计算次活塞两端压差；根据所述主活塞两端压差计算主活塞阻尼力、根据所述次活塞两端压差计算次活塞阻尼力，将所述主活塞孔隙阻尼力与所述次活塞阻尼力之和作为所述过渡段或所述第二阶段的黏滞阻尼器阻尼力。

本发明实施例提供的双阶黏滞阻尼器阻尼力预测方法及系统，包括第一阶段、过渡段以及第二阶段阻尼力的预测方法，能够有效预测双阶黏滞阻尼器阻尼力，相较于直接利用传统黏滞阻尼器阻尼力叠加的计算方法计算得到的阻尼力更加精确，能够有效开展加设双阶黏滞阻尼器的结构地震响应分析。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中提供的双阶黏滞阻尼器剖面示意图；

图2为本发明实施例中双阶黏滞阻尼器次活塞的截面示意图；

图3为本发明实施例中一种双阶黏滞阻尼器阻尼力预测方法的流程示意图；

图4为本发明实施例中双阶黏滞阻尼器次活塞运动第一阶段的示意图；

图5为本发明实施例中双阶黏滞阻尼器次活塞运动过渡段的示意图；

图6为本发明实施例中双阶黏滞阻尼器次活塞运动第二阶段的示意图；

图7为本发明实施例中另一种双阶黏滞阻尼器阻尼力预测方法的流程示意图；

图8为本发明实施例中双阶黏滞阻尼器阻尼力-位移滞回曲线；

图9为本发明实施例提供的一种双阶黏滞阻尼器阻尼力预测系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

传统的单阶黏滞阻尼器构造由缸筒、活塞、粘滞流体和活塞杆等组成，缸筒内充满粘滞流体，活塞在活塞杆的带动下可在缸筒内进行往复运动,活塞上开有适量的小孔。当结构因变形使缸筒和活塞产生相对运动时,压差作用下迫使粘滞流体从小孔流过,从而产生阻尼力,将振动能量通过粘滞耗能消掉，达到消能减震的目的。

目前传统的单阶黏滞阻尼器的力学公式：F＝Cv

其中阻尼指数主要由阻尼液特性得到，针对阻尼系数C这一性能参数，目前已经有了孔隙式黏滞阻尼器的计算方法，可以对其面向生产进行深化设计加工：

但是传统单阶黏滞阻尼器无法满足更高的需求。那么就需要改变黏滞阻尼器构造来满足不同工作状态的需要，市面上现在已有双阶黏滞阻尼器的构造和工作机理。

双阶黏滞阻尼器主要是由主缸筒、副缸筒、活塞杆、固定套装在活塞杆上的主活塞、主缸筒和副缸筒之间设置的次缸筒和次缸筒内设置的固定套装在活塞杆上的次活塞等组成，主活塞和次活塞上都开有阻尼孔。活塞杆的运动会带动主活塞和次活塞共同运动，次缸筒内壁截面有变化，因此在运动过程中次活塞以及次缸筒内壁间隙会发生变化，从而满足不同工作状态的需要。如图1所示的双阶黏滞阻尼器剖面示意图，示出了主缸筒1、主活塞2、次缸筒3、次活塞4以及活塞孔5。

但是针对于这种双阶黏滞阻尼器还有待解决的问题：

(1)缺乏双阶黏滞阻尼器的恢复力模型，难以开展结构地震响应分析；

(2)缺乏双阶黏滞阻尼器的性能参数计算理论，难以面向黏滞阻尼器的性能参数进行黏滞阻尼器的深化设计。

本发明实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题中缺乏双阶黏滞阻尼器(Viscous Fluid Damper，VFD)的恢复力模型，难以开展结构地震响应分析以及缺乏双阶VFD的性能参数计算理论，难以面向VFD的性能参数进行VFD的深化设计两个问题。

首先针对第一个问题(双阶黏滞阻尼器阻尼力的计算式不明确，无法比较精确地依据阻尼器构造得到变阻尼黏滞阻尼器的阻尼力的目的)。本发明实施例提出一种双阶黏滞阻尼器阻尼力预测方法，建立双阶黏滞阻尼器恢复力模型，解决了针对该双阶黏滞阻尼器力学性能研究的问题，能够有效预测双阶黏滞阻尼器阻尼力出力大小。适用于各类消能减震结构体系。

其次针对第二个问题，本发明实施例提出双阶黏滞阻尼器性能参数计算理论，可根据所建筑结构需要的黏滞阻尼器性能参数对双阶黏滞阻尼器进行深化设计，以适应建筑结构在不同受力阶段的消能减震性能需求。

本发明实施例通过双阶黏滞阻尼器构造特征，能够计算出阻尼器处于不同工作状态时的阻尼力，双阶黏滞阻尼器的工作状态由两部分决定，第一部分是活塞的运动速度，第二部分是活塞所处位置。

计算假定如下：

当阻尼器次活塞处于第一阶段时，仅有主活塞孔隙流动阻尼力；当次活塞处于过渡段时，即次活塞启动到完全进入第二阶段，阻尼力不仅有主活塞孔隙流动阻尼力，还包括次活塞的间隙流动以及孔隙流动阻尼，此时由于次活塞间隙流动长度发生变化，次活塞阻尼力也在发生变化，与活塞所处位置以及运动速度有关；当次活塞完全进入第二阶段后，既有主活塞孔隙流动阻尼力，还有次活塞的间隙流动以及孔隙流动阻尼，完全进入第二阶段后，次活塞与缸筒之间的间隙长度不再发生变化，此时次活塞阻尼力仅与活塞运动速度有关。

如图2所示的双阶黏滞阻尼器次活塞的截面示意图，示出了缸筒11、活塞12、活塞杆13。在图2中还示出了活塞直径D

参见图3所示的本发明实施例中一种双阶黏滞阻尼器阻尼力预测方法的流程示意图，该方法适用的双阶黏滞阻尼器，其阻尼器次活塞处于第一阶段时，阻尼力包括主活塞孔隙流动阻尼力；阻尼器次活塞处于过渡段时，阻尼力包括主活塞孔隙流动阻尼力、次活塞的间隙流动以及孔隙流动阻尼力，次活塞的间隙流动阻尼力与次活塞的所处位置及运动速度有关；阻尼器次活塞完全进入第二阶段后，阻尼力包括主活塞孔隙流动阻尼力、次活塞的间隙流动以及孔隙流动阻尼力，完全进入第二阶段后次活塞的间隙流动阻尼力仅与次活塞的运动速度有关；该方法包括以下步骤：

S302，在第一阶段，获取主活塞孔隙流动流量，以及根据主活塞孔隙流动流量计算第一阶段主活塞两端压差。

S304，根据上述第一阶段主活塞两端压差计算主活塞孔隙阻尼力，作为第一阶段黏滞阻尼器阻尼力。

本实施例中提供了基于上述方式的第一阶段的阻尼力预测方法。

S306，在过渡段及第二阶段，获取主活塞孔隙流动流量、次活塞孔隙流动流量与间隙流动流量之和，以及根据主活塞孔隙流动流量计算主活塞两端压差、根据次活塞孔隙流动与间隙流动流量之和计算次活塞两端压差。

S308，根据上述主活塞两端压差计算主活塞阻尼力、根据次活塞两端压差计算次活塞阻尼力，将上述主活塞孔隙阻尼力与次活塞阻尼力之和作为过渡段或第二阶段的黏滞阻尼器阻尼力。

本实施例中提供了基于上述方式的过渡段及第二阶段的阻尼力预测方法。

本发明实施例提供的双阶黏滞阻尼器阻尼力预测方法，包括第一阶段、过渡段以及第二阶段阻尼力的预测方法，能够有效预测双阶黏滞阻尼器阻尼力，相较于直接利用传统黏滞阻尼器阻尼力叠加的计算方法计算得到的阻尼力更加精确，能够有效开展加设双阶黏滞阻尼器的结构地震响应分析。

以下详述实现方法与计算过程。

(1)当|x|≤S时，表示黏滞阻尼器仅在第一阶段进行工作，仅有主活塞孔隙阻尼出力，次活塞由于间隙过大，阻尼力为零。图4示出了本发明实施例中双阶黏滞阻尼器次活塞运动第一阶段的示意图。在图4中示出了活塞宽度l、平衡阶段次活塞面到次级缸筒内壁变截面处的距离S、间隙高度h。

求取第一阶段主活塞孔隙流动流量，包括：

仅有主活塞孔隙流动流量：

其中：m为流动指数(阻尼指数)；k为稠度系数；l为活塞宽度，即圆管(圆孔)长度；s为表示活塞上开有s组孔径不同的圆孔；R

求取第一阶段主活塞两端压差，包括：

主活塞两端压差：

其中：m为流动指数(阻尼指数)；k为稠度系数；l为活塞宽度，即圆管(圆孔)长度；s为表示活塞上开有s组孔径不同的圆孔；R

求取第一阶段黏滞阻尼器阻尼力，即主活塞孔隙阻尼力，包括：

Q＝A·v

第一阶段孔隙流动阻尼力:

其中：m为流动指数(阻尼指数)；k为稠度系数；D

(2)当S≤|x|≤l+S时，次活塞处于过渡段，此时黏滞阻尼器主活塞与次活塞共同工作，次活塞既有孔隙阻尼出力，又有间隙阻尼出力。图5示出了本发明实施例中双阶黏滞阻尼器次活塞运动过渡段的示意图。

求取过渡段次活塞孔隙流动流量与间隙流动流量，包括：

主活塞仅有孔隙流动阻尼力，次活塞既有孔隙流动阻尼力，又有间隙流动阻尼力

次活塞流量(孔隙流动与间隙流动流量叠加)：

其中：m为流动指数(阻尼指数)；k为稠度系数；D

求取过渡段次活塞两端压差，包括：

次活塞两端压差：

其中：m为流动指数(阻尼指数)；k为稠度系数；D

求取过渡段黏滞阻尼器阻尼力，即主活塞与次活塞阻尼力叠加，包括：

次活塞阻尼力：

过渡段阻尼力等于主活塞与次活塞叠加：

其中：m为流动指数(阻尼指数)；k为稠度系数；D

(3)当|x|≥l+S时，表示黏滞阻尼器完全进入第二阶段工作，此时黏滞阻尼器主活塞与次活塞共同工作，次活塞既有孔隙阻尼出力，又有间隙阻尼出力。图6示出了本发明实施例中双阶黏滞阻尼器次活塞运动第二阶段的示意图，其中x为阻尼器活塞位移，l为阻尼器活塞宽度，S为平衡阶段次活塞面到次级缸筒内壁变截面处的距离。

求取第二阶段主活塞孔隙流量与次活塞孔隙流量、间隙流量之和，包括：

主活塞仅有孔隙流动阻尼力，次活塞既有孔隙流动，又有间隙流动；此时次活塞已完全进入第二阶段，间隙长度不再变化。

次活塞流量(孔隙流动与间隙流动叠加)：

其中：m为流动指数(阻尼指数)；k为稠度系数；D

求取第二阶段主活塞压差与次活塞压差，包括：

次活塞两端压差：

其中：m为流动指数(阻尼指数)；k为稠度系数；D

求取第二阶段黏滞阻尼器阻尼力，即主活塞与次活塞阻尼力叠加，包括：

主活塞仅有孔隙流动阻尼力，次活塞既有孔隙流动，又有间隙流动。

此时次活塞已完全进入第二阶段，间隙长度不再变化。

次活塞阻尼力：

第二阶段阻尼力等于主活塞与次活塞叠加：

其中：m为流动指数(阻尼指数)；k为稠度系数；D

图7示出了本发明实施例中一种双阶黏滞阻尼器阻尼力预测方法的流程示意图，包括以下步骤：

1.输入活塞位移、速度

2.判断活塞所处状态。

若|x|≤S，则：

3.计算第一阶段黏滞流体流量；4.计算第一阶段主活塞两端压差；5.计算第一阶段黏滞阻尼器阻尼力

若S≤|x|≤l+S，则：

6.计算过渡段黏滞流体流量；7.计算过渡段活塞两端压差；8.计算过渡段黏滞阻尼器阻尼力；

若|x|≥l+S，则：

9.计算第二阶段黏滞流体流量；10.计算第二阶段活塞两端压差；11.计算第二阶段黏滞阻尼器阻尼力。

本发明实施例提出双阶黏滞阻尼器阻尼力预测方法及其恢复力模型，提出双阶黏滞阻尼器性能参数计算理论，可根据所建筑结构需要的黏滞阻尼器性能参数对双阶黏滞阻尼器进行深化设计，以适应建筑结构在不同受力阶段的消能减震性能需求，阻尼力计算式如下：

阻尼器阻尼力与阻尼参数关系可以简化为：

F＝Cv

由此三个阶段的阻尼系数为：

由此可依据所需要的性能参数对双阶黏滞阻尼器进行深化设计。

下面结合实施例对本发明实施例的特征和性能作进一步的详细描述：

例如，有一正弦波位移x＝A sin(2πft)，其中x为正弦波位移幅值；f为正弦波频率，t为加载时间；正弦波位移幅值x

本实施例针对上述问题，提供了一种双阶黏滞阻尼器阻尼力预测方法，能够较为精确地依据双阶黏滞阻尼器减震装置构造特征预测阻尼力，符合实际情况，数据准确可用。

首先该方法需要输入条件如下：

正弦波位移x＝Asin(2πft)，单位：毫米

对应速度v＝2πf A cos(2πft)，单位：毫米/秒

流动指数(阻尼指数)m

稠度系数k，单位：帕·秒

活塞直径D

缸筒内径D，单位：毫米

活塞杆直径d，单位：毫米

活塞宽度l，单位：毫米

活塞上开孔组数s

第i组圆孔的直径d

第i组圆孔的半径R

第i组圆孔的数量n

平衡阶段次活塞面到次级缸筒内壁变截面处的距离S，单位：毫米

间隙高度h，单位：毫米

一种双阶黏滞阻尼器阻尼力预测方法，具体包括如下步骤：

步骤一，输入正弦波位移x＝A sin(2πft)，其中x为正弦波位移幅值；f为正弦波频率，t为加载时间；

步骤二，依据正弦波位移，得到每一步的速度v，v＝2πf A cos(2πft)；

步骤三，依据双阶黏滞阻尼器阻尼力预测公式计算各阶段阻尼力：

步骤四，依据施加正弦波位移所得到的阻尼力，将阻尼力与每一步位移绘制为阻尼力-位移曲线。图8示出了本发明实施例中双阶黏滞阻尼器阻尼力-位移滞回曲线。

针对缺乏双阶黏滞阻尼器的性能参数计算理论，难以面向黏滞阻尼器的性能参数进行黏滞阻尼器的深化设计的问题提出相应分析设计步骤；

本方案能够针对阻尼系数以及阻尼指数数值通过阻尼器构造进行设计计算，其中阻尼指数能够依据阻尼液的流变实验进行确定。

例如有一建筑结构需要选取合适双阶黏滞阻尼器对其进行减震设计加固。需要得到双阶黏滞阻尼器的性能参数并对其构造进行深化设计，以便之后双阶黏滞阻尼器的生产加工。

具体设计步骤如下：

步骤一：利用结构设计软件或通过手算对主体结构进行设计，建立抗震模型。依据地区设防目标，地震效应与其他荷载效应组合，并计入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计；同时采取相应的抗震构造措施，保证结构的延性、变形能力和耗能能力；限制大震下结构弹塑性层间位移角，当传统抗震达不到需求，进行减震设计。

步骤二：依据需要的主体结构减震设计目标，确定达到减震设计目标所需要的双阶黏滞阻尼器阻尼系数以及阻尼指数(C1、C2、α)；

依据抗震模型以及结构减震设计需求，在结构分析软件中定义和布置双阶黏滞阻尼器，并利用已有的双阶黏滞阻尼器子程序调整一阶阻尼系数C1、二阶阻尼系数C2以及阻尼指数α的数值，对减震结构进行地震响应控制分析，使层间位移角以及楼层加速度达到设计规范要求。

步骤三：依据本方案，针对所需要的双阶黏滞阻尼器性能参数，对双阶黏滞阻尼器进行构件参数设计。

根据步骤二中所得到的双阶黏滞阻尼器性能参数，依据本方案对双阶黏滞阻尼器进行深化设计，即对其构件进行设计、选取合适阻尼液从而达到设计需要的性能参数。从而达到结构减震设计目标。具体设计过程中双阶黏滞阻尼器构件参数对其性能参数的影响如下：

不同阶段的阻尼系数为：

本实施例中两活塞构造参数可不一致，以此可以调节同一阶段中两活塞的构造特征来达到主活塞、次活塞阻尼力不同的特征，即C2/C1的特征，以便在大震下双阶黏滞阻尼器能够发挥更好的耗散地震能量并达到设计目标。

C1、C2、ɑ是影响双阶黏滞阻尼器性能的主要性能参数，其中依据双阶黏滞阻尼器的构造特征以及阻尼液的特性能够确定C1、C2、ɑ；通过不同参数数值组合能够得到阻尼器的力学性能参数，以此来达到建筑减震结构所需要的双阶黏滞阻尼器。

其中影响C1的主要特征有主活塞上活塞孔的直径、个数、主活塞直径、主活塞宽度、活塞杆直径、主缸筒内径、阻尼液的流动指数m和稠度系数k；

影响C2的主要特征除主活塞特征外，有次活塞上活塞孔的直径、个数、次活塞直径、次活塞宽度、活塞杆直径、次缸筒内径、次缸筒内壁与次活塞的间距、阻尼液的流动指数m和稠度系数k；

C

目前现有的计算软件无法针对双阶黏滞阻尼器进行具体的分析计算，阻尼器的工作状态、阻尼器速度、位移、出力与其本身的构造关系没办法进行预测。使用本方法能够较为精确的计算出双阶黏滞阻尼器工作状态、阻尼器速度、位移、出力与其本身的构造关系。

同时能够较为精确地计算出不同工作阶段的阻尼系数C1、C2，便于在之后的建筑结构方面对双阶黏滞阻尼器进行选型设计以及试验验证。

本发明实施例通过提出双阶黏滞阻尼器的计算方法，完善了该阻尼器减震装置的设计流程，能够依据阻尼器构造预测阻尼力大小，由于本方法考虑到制作工艺的精确度，该计算方法相较于直接利用传统黏滞阻尼器阻尼力叠加的计算方法计算得到的阻尼力更加精确。能够有效地模拟双阶黏滞阻尼器的工作过程以及在活塞速度、不同位置变化下的阻尼力-位移滞回曲线。优化了该双阶黏滞阻尼器阻尼力计算方法。

总之本方案有效地解决了两个双阶黏滞阻尼器的技术问题，包括：(1)提出双阶黏滞阻尼器的恢复力模型，能够有效开展加设双阶黏滞阻尼器的结构地震响应分析(2)提出双阶黏滞阻尼器的性能参数计算理论，有利于面向双阶黏滞阻尼器的性能参数进行黏滞阻尼器的深化设计。

本发明实施例的双阶黏滞阻尼器阻尼力预测方法，相较于传统的黏滞阻尼器计算方法，当结构遭遇不同类型、不同级别的灾害时，较为准确地预测不同活塞位移、速度时黏滞阻尼器阻尼力。

双阶黏滞阻尼器在位移加载下活塞杆带动活塞进行运动，理论上，该双阶黏滞阻尼器为两个孔隙式阻尼器进行串联，但在第一阶段进入第二阶段的过渡段会有误差，导致实际阻尼力会比理论值偏小，为尽可能减小这种误差对理论计算的影响，本发明针对这种误差进行分析，优化双阶黏滞阻尼器阻尼力计算方法。

本发明实施例提出双阶黏滞阻尼器的恢复力模型，能够有效开展加设双阶黏滞阻尼器的结构地震响应分析；提出双阶黏滞阻尼器的性能参数计算理论，有利于面向双阶黏滞阻尼器的性能参数进行黏滞阻尼器的深化设计。

图9示出了本发明实施例提供的一种双阶黏滞阻尼器阻尼力预测系统的结构示意图，该系统包括：

第一阻尼力计算模块901，用于在所述第一阶段，获取主活塞孔隙流动流量，以及根据所述主活塞孔隙流动流量计算所述第一阶段主活塞两端压差；根据所述第一阶段主活塞两端压差计算主活塞孔隙阻尼力，作为第一阶段黏滞阻尼器阻尼力；或者，

第二阻尼力计算模块902，用于在所述过渡段及所述第二阶段，获取主活塞孔隙流动流量、次活塞孔隙流动流量与间隙流动流量，以及根据所述主活塞孔隙流动流量计算主活塞两端压差、根据所述次活塞孔隙流动与间隙流动流量之和计算次活塞两端压差；根据所述主活塞两端压差计算主活塞阻尼力、根据所述次活塞两端压差计算次活塞阻尼力，将所述主活塞孔隙阻尼力与所述次活塞阻尼力之和作为所述过渡段或所述第二阶段的黏滞阻尼器阻尼力。

本发明实施例提供的双阶黏滞阻尼器阻尼力预测系统，可以预测第一阶段、过渡段以及第二阶段阻尼力，能够有效预测双阶黏滞阻尼器阻尼力，相较于直接利用传统黏滞阻尼器阻尼力叠加的计算方法计算得到的阻尼力更加精确，能够有效开展加设双阶黏滞阻尼器的结构地震响应分析。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程度来指令控制装置来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，所述程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程，其中所述的存储介质可为存储器、磁盘、光盘等。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。