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      一種自復(fù)位形狀記憶合金-擠壓型鉛復(fù)合耗能阻尼器的制造方法

      文檔序號:9860497閱讀:310來源:國知局
      一種自復(fù)位形狀記憶合金-擠壓型鉛復(fù)合耗能阻尼器的制造方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明涉及一種自復(fù)位形狀記憶合金-擠壓型鉛復(fù)合耗能阻尼器,適用于工程結(jié)構(gòu)的減振控制,屬于土木工程領(lǐng)域。
      【背景技術(shù)】
      [0002]工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在受到外界的干擾或激勵時都會產(chǎn)生響應(yīng),這是因?yàn)榧钍瓜到y(tǒng)獲得了能量的輸入。同時,系統(tǒng)又能將輸入的能量通過某種機(jī)理轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芑蚱渌芰啃问蕉牡?,使輸入能量和耗損能量保持平衡。這種系統(tǒng)耗損能量的能力稱為阻尼。對龐大的土木工程結(jié)構(gòu)而言,依靠自身的阻尼耗能特性抵抗外來振動并不可靠。隨著新型阻尼耗能技術(shù)的不斷提出,利用結(jié)構(gòu)添加外部元件或內(nèi)部添加元件的方式實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)振動控制方式都體現(xiàn)了較好的控制效果。
      [0003]金屬屈服阻尼器是用軟金屬材料做成的各種形式的阻尼器,金屬屈服后具有良好的滯回性能,利用某些金屬具有的彈塑性滯回變形耗能,包括擠壓型鉛阻尼器、剪切型鉛阻尼器、形狀記憶合金(shape memory alloys,簡稱SMA)阻尼器等,它們的耗能機(jī)理是利用金屬進(jìn)入塑性屈服階段吸收結(jié)構(gòu)振動的部分能量來達(dá)到減振控制的。
      [0004]擠壓型鉛阻尼器主要是利用鉛受擠壓屈服后產(chǎn)生塑性變形來耗能的,具有使用壽命長,提供的阻尼力可靠且大小與變形速度無關(guān),對微小位移變化敏感,工作性能十分穩(wěn)定等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)減振控制。但此類阻尼器雖然具有很好的耗能效果,但振后會出現(xiàn)殘余變形,不利于繼續(xù)使用。
      [0005]SMA是應(yīng)用較為廣泛的智能材料之一,在高于奧氏體相變溫度時卸載,沒有殘余應(yīng)變,稱為超彈性,利用此特性SMA被廣泛應(yīng)用于智能裝置的開發(fā),使用形式有SMA絲材、SMA棒材、SMA彈簧等,SMA裝置與傳統(tǒng)裝置相比,具有耐久性和耐腐蝕性好、使用期限長、允許變形大并且變形可恢復(fù)等一系列優(yōu)點(diǎn),但就目前的SMA阻尼器來看,雖然它有很好的自復(fù)位功能,但耗能效果并不明顯,因此其應(yīng)用受到了限制。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0006]為了減小結(jié)構(gòu)振動以及強(qiáng)振后的殘余變形,本發(fā)明提供了一種自復(fù)位形狀記憶合金-擠壓型鉛復(fù)合耗能阻尼器,阻尼器模型(如圖1),阻尼器主要由兩部分組成,一部分是耗能組,另一部分是復(fù)位組,同時滿足高耗能和自復(fù)位能力。同時本發(fā)明提供的阻尼力可以調(diào)節(jié),大大擴(kuò)大了其適用范圍。
      [0007]本發(fā)明的技術(shù)方案:
      [0008]—種自復(fù)位形狀記憶合金-擠壓型鉛復(fù)合耗能阻尼器,由兩部分組成,耗能組是由內(nèi)筒的擠壓型鉛阻尼器以及安裝于內(nèi)筒6和外筒2之間的SMA絲5和SMA彈簧13組成,復(fù)位組由SMA絲5及SMA彈簧13組成,充分發(fā)揮了 SMA的超彈性特性,尤其SMA彈簧的自復(fù)位能力,使阻尼器在振動后能夠恢復(fù)初始狀態(tài),不影響其繼續(xù)使用。兩組共同工作,同時利用擠壓鉛塊16高耗能以及SMA彈簧13及SMA絲5的耗能特性,可同時進(jìn)行減振。
      [0009]—種自復(fù)位形狀記憶合金-擠壓型鉛復(fù)合耗能阻尼器,包括前蓋板12、后蓋板17、左拉板15、右拉板9、固定板7、預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板3、內(nèi)筒6、外筒2、推拉桿11、形狀記憶合金(SMA)絲5、形狀記憶合金(SMA)彈簧13以及內(nèi)置鉛塊16,四組SMA絲5依次穿過預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板3、左拉板15、固定板7和右拉板9,預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板3、左拉板15、固定板7和右拉板9均為環(huán)形結(jié)構(gòu),SMA絲5均布于外筒和內(nèi)筒之間形成的中部空腔內(nèi),其兩端分別用夾具4拉緊固定;左拉板15外側(cè)設(shè)置預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板3,通過調(diào)節(jié)螺栓14改變預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板3和左拉板15間的距離,進(jìn)而調(diào)節(jié)SMA絲5的初始應(yīng)變;環(huán)形固定板7內(nèi)環(huán)和內(nèi)筒6焊接,其外環(huán)通過固定螺栓8和外筒2連接;推拉桿11為圓筒型結(jié)構(gòu),其一端和中部設(shè)有橫向環(huán)形擋板,兩橫向擋板中部內(nèi)筒上焊接有三角形剛性阻礙板;內(nèi)筒6內(nèi)側(cè)設(shè)有多個縱向擋板,兩縱向擋板間形成凹槽,凹槽與推拉桿11上的三角形剛性阻礙板對應(yīng),擠壓鉛塊16直接嵌于內(nèi)筒凹槽18內(nèi),使剛性阻礙一部分陷入鉛塊,以便運(yùn)動時發(fā)生相互擠壓;外筒2與內(nèi)筒6形成的前后空腔分別安裝SMA彈簧13,其中,前空腔中的SMA彈簧13穿過焊接在前蓋板12上的彈簧導(dǎo)桿1,后空腔中的SMA彈簧13穿過推拉桿11;前蓋板12、后蓋板17和連接桿I通過螺栓與外筒2連接,推拉桿11穿過后蓋板17。
      [0010]本發(fā)明通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺栓14來調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板3與左拉板15之間的距離來調(diào)節(jié)SMA絲5的初始應(yīng)變和通過改變內(nèi)置鉛塊16的數(shù)量,均可調(diào)節(jié)此阻尼器的阻尼力,使此阻尼器應(yīng)用范圍更廣泛。
      [0011 ]本發(fā)明構(gòu)造簡單,零件較少,制作和安裝過程簡單,適用性強(qiáng),維護(hù)方便,能有效提高結(jié)構(gòu)的抗振性能,具有廣闊的推廣市場和應(yīng)用前景。
      【附圖說明】
      [0012]圖1是本發(fā)明的阻尼器剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
      [0013]圖2是本發(fā)明圖1的a-a截面剖面圖。
      [0014]圖3是本發(fā)明圖1的b-b截面剖面圖。
      [0015]圖4是本發(fā)明圖1的c-c截面面圖。
      [0016]圖5是本發(fā)明的內(nèi)筒平面圖。
      [0017]圖6是本發(fā)明的內(nèi)筒剖面圖。
      [0018]圖7是本發(fā)明的推拉桿平面圖。
      [0019]圖8是本發(fā)明的推拉桿1-1截面剖面圖。
      [0020]圖9是本發(fā)明的推拉桿2-2截面剖面圖。
      [0021]圖10是本發(fā)明的預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板平面圖。
      [0022]圖11是本發(fā)明的預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板剖面圖。
      [0023 ]圖12是本發(fā)明的左拉板平面圖。
      [0024]圖13是本發(fā)明的左拉板剖面圖。
      [0025]圖14是本發(fā)明的右拉板平面圖。
      [0026]圖15是本發(fā)明的右拉板剖面圖。
      [0027]圖16是阻尼器安裝位置示意圖。
      [0028]圖中:I連接桿;2外筒;3預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板;4夾具;5SMA絲;6內(nèi)筒;7固定板;8固定螺栓;9右拉板;10彈簧導(dǎo)桿;11推拉桿;12前蓋板;13SMA彈簧;14調(diào)節(jié)螺栓;15左拉板;16鉛塊;17后蓋板;18內(nèi)筒凹槽。
      【具體實(shí)施方式】
      [0029]以下結(jié)合附圖和技術(shù)方案,進(jìn)一步說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
      [0030]—種自復(fù)位形狀記憶合金-擠壓型鉛復(fù)合耗能阻尼器,包括前蓋板12、后蓋板17、左拉板15、右拉板9、固定板7、預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板3、內(nèi)筒6、外筒2、推拉桿11、形狀記憶合金(SMA)絲5、形狀記憶合金(SMA)彈簧13以及內(nèi)置鉛塊16,四組SMA絲5依次穿過預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板3、左拉板15、固定板7和右拉板9,預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板3、左拉板15、固定板7和右拉板9均為環(huán)形結(jié)構(gòu),SMA絲5均布于外筒和內(nèi)筒之間形成的中部空腔內(nèi),其兩端分別用夾具4拉緊固定;左拉板15外側(cè)設(shè)置預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板3,通過調(diào)節(jié)螺栓14改變預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板3和左拉板15間的距離,進(jìn)而調(diào)節(jié)SMA絲5的初始應(yīng)變;環(huán)形固定板7內(nèi)環(huán)和內(nèi)筒6焊接,其外環(huán)通過固定螺栓8和外筒2連接;推拉桿11為圓筒型結(jié)構(gòu),其一端和中部設(shè)有橫向環(huán)形擋板,兩橫向擋板中部內(nèi)筒上焊接有三角形剛性阻礙板;內(nèi)筒6內(nèi)側(cè)設(shè)有多個縱向擋板,兩縱向擋板間形成凹槽,凹槽與推拉桿11上的三角形剛性阻礙板對應(yīng),擠壓鉛塊16直接嵌于內(nèi)筒凹槽18內(nèi),使剛性阻礙一部分陷入鉛塊,以便運(yùn)動時發(fā)生相互擠壓;外筒2與內(nèi)筒6形成的前后空腔分別安裝SMA彈簧13,其中,前空腔中的SMA彈簧13穿過焊接在前蓋板12上的彈簧導(dǎo)桿1,后空腔中的SMA彈簧13穿過推拉桿11;前蓋板12、后蓋板17和連接桿I通過螺栓與外筒2連接,推拉桿11穿過后蓋板17。
      [0031 ]當(dāng)推拉桿11與連接桿I發(fā)生相對位移時,由于內(nèi)筒6固定于外筒2中,同時由于推拉桿11端部與中部擋板的限制,左拉板15與右拉板9的運(yùn)動會受到限制,因此左右拉板會產(chǎn)生相對位移,此時連接它們的處于預(yù)拉伸狀態(tài)的SMA絲5繼續(xù)受拉,因此推拉桿11不管是受壓力還是拉力,SMA絲5都受到拉力作用,同時左右側(cè)SMA彈簧13受到力的作用提供恢復(fù)力,內(nèi)筒6與推拉桿11產(chǎn)生相對位移,導(dǎo)致內(nèi)置鉛塊受擠壓。SMA絲、SMA彈簧與鉛塊同時工作,以此耗能。振動過后由于SMA絲和SMA彈簧的良好的自恢復(fù)能力,使得阻尼器恢復(fù)原狀,達(dá)到自復(fù)位的功能,整個過程很好地實(shí)現(xiàn)了阻尼器的高耗能及自復(fù)位功能。
      [0032]本發(fā)明通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺栓14來調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板3與左拉板15之間的距離來調(diào)節(jié)SMA絲5的初始應(yīng)變和通過改變內(nèi)置鉛塊16的數(shù)量,均可調(diào)節(jié)此阻尼器的阻尼力,使此阻尼器應(yīng)用范圍更廣泛。
      [0033]使用時將本發(fā)明安裝在大型設(shè)備或建筑物能夠產(chǎn)生相對位移的部位上,當(dāng)結(jié)構(gòu)振動時,阻尼器兩側(cè)桿件產(chǎn)生相對位移,部分能量被阻尼器耗散,以此減振耗能,減小主體結(jié)構(gòu)的振動反應(yīng),振動停止后,阻尼器自復(fù)位。
      [0034]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn):高耗能、自復(fù)位、耐久性好、小位移敏感、阻尼力可調(diào)節(jié)、構(gòu)造簡單組裝方便等。將會廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)減振領(lǐng)域。
      【主權(quán)項(xiàng)】
      1.一種自復(fù)位形狀記憶合金-擠壓型鉛復(fù)合耗能阻尼器,其特征在于,該自復(fù)位形狀記憶合金-擠壓型鉛復(fù)合耗能阻尼器包括前蓋板(12)、后蓋板(17)、左拉板(15)、右拉板(9)、固定板(7)、預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板(3)、內(nèi)筒(6)、外筒(2)、推拉桿(11)、SMA絲(5)、SMA彈簧(13)以及鉛塊(16),四組SMA絲(5)依次穿過預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板(3)、左拉板(15)、固定板(7)和右拉板(9),預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板(3)、左拉板(15)、固定板(7)和右拉板(9)均為環(huán)形結(jié)構(gòu),SMA絲(5)均布于外筒和內(nèi)筒之間形成的中部空腔內(nèi),其兩端分別用夾具(4)拉緊固定;左拉板(15)外側(cè)設(shè)置預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板(3),通過調(diào)節(jié)螺栓(14)改變預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板(3)和左拉板(15)間的距離,進(jìn)而調(diào)節(jié)SMA絲(5)的初始應(yīng)變;環(huán)形固定板(7)內(nèi)環(huán)和內(nèi)筒(6)焊接,其外環(huán)通過固定螺栓(8)和外筒(2)連接;推拉桿(11)為圓筒型結(jié)構(gòu),其一端和中部設(shè)有橫向環(huán)形擋板,兩橫向環(huán)形擋板簡單中部內(nèi)筒上焊接有三角形剛性阻礙板;內(nèi)筒(6)內(nèi)側(cè)設(shè)有多個縱向擋板,兩縱向擋板間形成凹槽,凹槽與推拉桿(11)上的三角形剛性阻礙板對應(yīng),擠壓鉛塊(16)直接嵌于內(nèi)筒凹槽(18)內(nèi),使三角形剛性阻礙板一部分陷入鉛塊,以便運(yùn)動時發(fā)生相互擠壓;外筒(2)與內(nèi)筒(6)形成的前后空腔分別安裝SMA彈簧(13),其中,前空腔中的SMA彈簧(13)穿過焊接在前蓋板(12)上的彈簧導(dǎo)桿(10),后空腔中的SMA彈簧(13)穿過推拉桿(11);前蓋板(12)、后蓋板(17)和連接桿(I)通過螺栓與外筒(2)連接,推拉桿(11)穿過后蓋板(17)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自復(fù)位形狀記憶合金-擠壓型鉛復(fù)合耗能阻尼器,其特征在于,所述的內(nèi)筒凹槽(18)內(nèi)放置多塊鉛塊(16),用于調(diào)節(jié)此阻尼器的阻尼力。
      【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自復(fù)位形狀記憶合金-擠壓型鉛復(fù)合耗能阻尼器,屬于土木工程領(lǐng)域。該阻尼器包括前蓋板、后蓋板、左拉板、右拉板、固定板、預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板、內(nèi)筒、外筒、推拉桿、SMA絲、SMA彈簧和鉛塊。這種新型阻尼器具有自復(fù)位能力強(qiáng)及高耗能特性,并且阻尼力可調(diào)節(jié),以及耐久性、抗腐蝕性、抗疲勞性能好,小變形敏感,工作溫度范圍大等優(yōu)點(diǎn),對于耗能減振具有很好的實(shí)際應(yīng)用價值。使用時將本發(fā)明安裝在大型設(shè)備或建筑物能夠產(chǎn)生相對位移的部位上,當(dāng)結(jié)構(gòu)振動時,阻尼器兩側(cè)桿件產(chǎn)生相對位移,部分能量被阻尼器耗散,以此減振耗能,減小主體結(jié)構(gòu)的振動反應(yīng),振動停止后,阻尼器自復(fù)位。
      【IPC分類】E04B1/98
      【公開號】CN105625599
      【申請?zhí)枴緾N201610179984
      【發(fā)明人】李宏男, 劉明明
      【申請人】大連理工大學(xué)
      【公開日】2016年6月1日
      【申請日】2016年3月25日
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