本發(fā)明屬于土木工程、振動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種半主動(dòng)調(diào)諧液體阻尼器。

背景技術(shù)：

在當(dāng)今社會(huì)，調(diào)諧液體阻尼器因?yàn)橛袑?duì)原建筑結(jié)構(gòu)改動(dòng)小、施工方便、取材便利、減振控制效果顯著等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛關(guān)注，并在工程實(shí)際中有廣泛應(yīng)用。但傳統(tǒng)的調(diào)諧液體阻尼器具有對(duì)頻率的調(diào)諧敏感性的缺點(diǎn)，不僅建筑結(jié)構(gòu)的自身損傷等會(huì)影響調(diào)諧液體阻尼器的減振效果，某些時(shí)候其自身的特性，如液體的揮發(fā)、阻尼網(wǎng)的銹蝕等也會(huì)影響其控制效果。而且，設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)構(gòu)的自振頻率估計(jì)值與其實(shí)際自振頻率存在差異。因此，如何實(shí)現(xiàn)調(diào)諧液體阻尼器的自適應(yīng)控制，使其能夠調(diào)節(jié)自身頻率與結(jié)構(gòu)的頻率相近，以達(dá)到良好的減振效果，很有研究?jī)r(jià)值。

半主動(dòng)控制屬于參數(shù)控制，利用控制機(jī)構(gòu)來主動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部參數(shù)，使結(jié)構(gòu)始終處于最優(yōu)的狀態(tài)。半主動(dòng)控制與主動(dòng)控制相比，不需要大量的外部輸入力，只需要少量的外部輸入力來驅(qū)動(dòng)實(shí)施作用力的驅(qū)動(dòng)器，盡可能主動(dòng)利用結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)過程中的相對(duì)變形和速度，來實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。半主動(dòng)控制兼具被動(dòng)控制簡(jiǎn)單易行與經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種半主動(dòng)調(diào)諧液體阻尼器，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)，能夠調(diào)節(jié)自身頻率與主結(jié)構(gòu)的頻率相同，以滿足調(diào)諧被控結(jié)構(gòu)頻率的要求，從而達(dá)到良好的減振效果。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種半主動(dòng)調(diào)諧液體阻尼器，其特征在于由阻尼器水箱、供調(diào)節(jié)水箱及伺服控制系統(tǒng)組成，其中：

所述阻尼器水箱由箱體i、阻尼網(wǎng)和調(diào)諧液體組成；

所述供調(diào)節(jié)水箱由箱體ii和供調(diào)節(jié)液體組成；

所述伺服控制系統(tǒng)由單片機(jī)電路板、加速度傳感器、液位傳感器、水泵i和水泵ii組成。

所述加速度傳感器放置于主結(jié)構(gòu)的頂部，液位傳感器放置于阻尼器水箱內(nèi)。

所述水泵i放置于阻尼器水箱內(nèi)，用于降低調(diào)諧液體的液面高度；水泵ii放置于供調(diào)節(jié)水箱內(nèi)，用于增高調(diào)諧液體的液面高度；

所述單片機(jī)電路板接受并處理所述加速度傳感器和液位傳感器的信號(hào)后，可一次性精確計(jì)算所需調(diào)節(jié)的液面高度，并控制所述水泵i或水泵ii一次性完成所述調(diào)諧液體的液面高度調(diào)節(jié)；

本發(fā)明中，所述半主動(dòng)調(diào)諧液體阻尼器安裝于主結(jié)構(gòu)的頂部。

本發(fā)明中，所述調(diào)諧液體和供調(diào)節(jié)液體可為水、硅油等。

本發(fā)明中，所述主結(jié)構(gòu)發(fā)生水平向振動(dòng)時(shí)，調(diào)諧液體與阻尼網(wǎng)摩擦產(chǎn)生阻尼，消耗能量。

本發(fā)明中，所述阻尼網(wǎng)材質(zhì)可為銅、鐵等，數(shù)量可根據(jù)實(shí)際工程而定，可為1～5片。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益技術(shù)效果：

本發(fā)明的半主動(dòng)調(diào)諧液體阻尼器，調(diào)諧液體的液面高度可通過伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，且無須實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，僅在選定時(shí)段進(jìn)行即可，所需供電量小，能夠精確調(diào)節(jié)調(diào)諧液體阻尼器頻率與主結(jié)構(gòu)頻率相同；并能簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)和抗震的分析設(shè)計(jì)，采用調(diào)諧液體與阻尼網(wǎng)摩擦提供阻尼力，無需外界提供能源。具有耐久性好、減振效果良好、安裝簡(jiǎn)單和操作便捷等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的半主動(dòng)調(diào)諧液體阻尼器立面圖；

圖2是本發(fā)明的阻尼器水箱立面圖；

圖3是本發(fā)明的供調(diào)節(jié)水箱立面圖；

圖4是本發(fā)明的伺服控制系統(tǒng)示意圖；

圖中標(biāo)號(hào)：1-主結(jié)構(gòu)，2-半主動(dòng)調(diào)諧液體阻尼器，3-箱體i，4-阻尼網(wǎng)，5-箱體ii，6-控制電路板，7-加速度傳感器，8-液位傳感器，9-水泵i，10-水泵ii，11-調(diào)諧液體，12-供調(diào)節(jié)液體。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

如圖1至圖4所示，本發(fā)明的半主動(dòng)調(diào)諧液體阻尼器由阻尼器水箱、供調(diào)節(jié)水箱及伺服控制系統(tǒng)組成，其中：

如圖2所示，所述阻尼器水箱由箱體i(3)、阻尼網(wǎng)(4)和調(diào)諧液體(11)組成；

如圖3所示，所述供調(diào)節(jié)水箱由箱體ii(5)和供調(diào)節(jié)液體(12)組成；

如圖4所示，所述伺服控制系統(tǒng)由控制電路板(6)(本實(shí)施具體選用單片機(jī)電路板實(shí)現(xiàn))、加速度傳感器(7)、液位傳感器(8)、水泵i(9)和水泵ii(10)組成。

所述的半主動(dòng)調(diào)諧液體阻尼器，其特征在于，所述加速度傳感器(7)放置于主結(jié)構(gòu)(1)的頂部，用于測(cè)量主結(jié)構(gòu)(1)頂部的水平振動(dòng)加速度；液位傳感器(8)放置于阻尼器水箱內(nèi)(具體設(shè)置于水箱底部)，用于測(cè)量調(diào)諧液體(11)的液面高度；所述水泵i(9)放置于阻尼器水箱內(nèi)，用于將調(diào)諧液體(11)抽往供調(diào)節(jié)水箱，即降低阻尼器水箱中的調(diào)諧液體(11)的液面高度；水泵ii(10)放置于供調(diào)節(jié)水箱內(nèi)，用于將供調(diào)節(jié)液體(12)抽往阻尼器水箱，即增高阻尼器水箱中的調(diào)諧液體(11)的液面高度；所述控制電路板(6)接受并處理所述加速度傳感器(7)和液位傳感器(8)信號(hào)后，可一次性精確計(jì)算所需調(diào)節(jié)的液面高度，并控制所述水泵i(9)或水泵ii(10)一次性完成所述調(diào)諧液體(11)的液面高度調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步地，所述調(diào)諧液體(11)和供調(diào)節(jié)液體(12)可為水、硅油等。

所述主結(jié)構(gòu)(1)發(fā)生水平向振動(dòng)時(shí)，調(diào)諧液體(11)與阻尼網(wǎng)(4)摩擦產(chǎn)生阻尼，消耗能量。進(jìn)一步地，所述阻尼網(wǎng)(4)的設(shè)置方式為：與箱體i(3)固定連接，根據(jù)阻尼網(wǎng)的數(shù)目等間距布置。如此，更好地利用調(diào)諧液體(11)與阻尼網(wǎng)(4)之間產(chǎn)生摩擦提供阻尼力。所述阻尼網(wǎng)(4)材質(zhì)可為銅、鐵等，數(shù)量可根據(jù)實(shí)際工程而定，可為1～5片。

本發(fā)明可僅在選定的時(shí)段啟動(dòng)所述伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行所述調(diào)諧液體(11)的液面高度調(diào)節(jié)，而不必實(shí)時(shí)啟動(dòng)。

這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，實(shí)施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實(shí)現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對(duì)這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其它變形和改變。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種半主動(dòng)調(diào)諧液體阻尼器，包括阻尼器水箱、供調(diào)節(jié)水箱及伺服控制系統(tǒng)。其中：阻尼器水箱由箱體I、阻尼網(wǎng)和調(diào)諧液體組成；供調(diào)節(jié)水箱由箱體II和供調(diào)節(jié)液體組成；伺服控制系統(tǒng)由單片機(jī)電路板、加速度傳感器、液位傳感器、水泵I和水泵II組成。調(diào)諧液體阻尼器的頻率由調(diào)諧液體的液面高度確定。本發(fā)明的調(diào)諧液體的液面高度可通過伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)調(diào)諧液體阻尼器頻率的精確控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)調(diào)諧液體阻尼器頻率的精確調(diào)節(jié)，提高減振效果，簡(jiǎn)化阻尼器的設(shè)計(jì)，且阻尼裝置控制效果好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)安裝，耐久性好等。

技術(shù)研發(fā)人員：王梁坤;施衛(wèi)星;張全伍;劉念;章儀青;楊悅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：同濟(jì)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.07
技術(shù)公布日：2017.07.07