本發(fā)明涉及防護(hù)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種可旋耗能單元及具有該可旋耗能單元的防護(hù)欄。

背景技術(shù)：

當(dāng)前垃圾焚燒技術(shù)需要較大的堆存區(qū)，堆存區(qū)拾料開口有一定的高度，垃圾轉(zhuǎn)運車需要通過坡道爬升至特定高度后卸載垃圾，囿于土地資源限制，垃圾轉(zhuǎn)運車爬升坡道往往為占地面積較小的彎曲坡道。為保障垃圾轉(zhuǎn)運車安全行駛，坡道或彎曲坡道均設(shè)置護(hù)欄，一般為鋼筋混凝土護(hù)欄或鋼結(jié)構(gòu)護(hù)欄，這種護(hù)欄重量大，剛度大，在車輛碰撞時吸收能量有限，且不能對失控車輛方向疏導(dǎo)糾偏，不能很好地保障行駛車輛的安全，容易造成車輛傾覆，導(dǎo)致車輛轉(zhuǎn)運物對環(huán)境造成二次污染。在此基礎(chǔ)上有以自身或附屬構(gòu)件變形或破壞為主要耗能形式的防撞護(hù)欄，此類護(hù)欄的耗能方式為被動式耗能，其產(chǎn)品性能很大程度上取決于耗能材料或構(gòu)件的力學(xué)性能，對于重載汽車沖擊過程中時刻變化的荷載，這種防撞護(hù)欄的耗能及車輛行駛方向糾偏性能有限。

因此需要提出一種防護(hù)欄，以至少部分解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

為了解決目前存在的問題，本發(fā)明一方面提供一種可旋耗能單元，包括：

芯柱；

磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件，所述磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件包括環(huán)繞所述芯柱交替設(shè)置的導(dǎo)磁剛性結(jié)構(gòu)件和磁流變彈性結(jié)構(gòu)件，相鄰的所述導(dǎo)磁剛性結(jié)構(gòu)件之間通過所述磁流變彈性結(jié)構(gòu)件能夠發(fā)生相對運動。

可選地，還包括：

勵磁線圈，所述勵磁線圈設(shè)置在線圈容納腔中，用于產(chǎn)生作用于所述磁流變彈性結(jié)構(gòu)件而使所述磁流變彈性結(jié)構(gòu)件發(fā)生磁流變效應(yīng)的磁場；

導(dǎo)磁密封護(hù)板，所述導(dǎo)磁密封護(hù)板環(huán)繞并包覆所述磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件設(shè)置，且用于傳導(dǎo)所述勵磁線圈產(chǎn)生的磁場；

導(dǎo)磁環(huán)板，所述導(dǎo)磁環(huán)板固定在所述芯柱之上，位于所述磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件之下，且所述導(dǎo)磁環(huán)板的外周與所述導(dǎo)磁密封護(hù)板的連接，用作所述磁場的下行段。

可選地，還包括：

內(nèi)支撐板，所述內(nèi)撐板環(huán)繞所述芯柱設(shè)置，且位于所述磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件之下所述導(dǎo)磁環(huán)板之上，用于支撐所述磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件；

所述內(nèi)支撐板、所述導(dǎo)磁環(huán)板和所述導(dǎo)磁密封護(hù)板圍成所述線圈容納腔。

可選地，在所述內(nèi)支撐板和所述導(dǎo)磁密封護(hù)板之間還設(shè)置有隔磁環(huán)板和位于所述隔磁環(huán)板之下的環(huán)形隔磁間隙。

可選地，還包括：

端支撐板，所述端支撐板設(shè)置在所述芯柱之上與所述導(dǎo)磁密封護(hù)板對應(yīng)的位置處，用于支撐和固定所述導(dǎo)磁密封護(hù)板。

可選地，所述導(dǎo)磁密封護(hù)板包括平行于所述芯柱的主體部和自所述主體部向所述芯柱延伸的內(nèi)伸部，所述內(nèi)伸部與所述端支撐板連接固定，以與所述端支撐板共同密封所述磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件。

可選地，所述導(dǎo)磁密封護(hù)板的內(nèi)伸部與所述芯柱之間間隔設(shè)置，所述端支撐板的外周與所述導(dǎo)磁密封護(hù)板的主體部之間間隔設(shè)置，以使所述導(dǎo)磁密封護(hù)欄受到外力作用時可以向內(nèi)壓縮。

可選地，還包括：

密封板，所述密封板設(shè)置在所述端支撐板的外側(cè)，且位于所述內(nèi)伸部和所述芯柱之間。

可選地，在所述導(dǎo)磁密封護(hù)板之上設(shè)置有減震層。

可選地，在所述減震層的表面設(shè)置有反光層。

可選地，還包括：

壓力傳感器，所述壓力傳感器用于檢測所述可旋耗能單元所受撞擊力；

控制電路，所述控制電路基于所述壓力傳感器的檢測結(jié)果控制所述勵磁線圈的工作電流的通斷以及大小。

根據(jù)本發(fā)明的可旋耗能單元，當(dāng)諸如重載運輸車的車輛與可旋耗能單元碰撞接觸后，首先，通過可旋耗能單元外層的減震層的擠壓變形耗散一部分沖擊能量，接著再通過導(dǎo)磁剛性結(jié)構(gòu)件之間的相對徑向滑移和/或相對環(huán)向旋轉(zhuǎn)，以及無工作電流時磁流變彈性結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生可恢復(fù)的剪切變形和/或擠壓變形來進(jìn)一步耗散一部分沖擊能量，通入工作電流后，磁流變彈性結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生磁流變效應(yīng)，其磁致剪切變形和磁致擠壓變形也耗散一部分沖擊能量；最后通過車輛對可旋耗能單元的不均勻碰撞接觸，使得磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生發(fā)生不可恢復(fù)的塑性形變來進(jìn)一步耗散一部分沖擊能量，在整個耗散過程中可以使車輛車速下降直至停車，并且由于整個能量耗散過程包括四個能量耗散過程，大大提高了能量耗散能力，且磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件具有較強(qiáng)的變形能力和恢復(fù)能力，不容易損壞。

本發(fā)明另一方面提供一種防護(hù)欄，該防護(hù)欄包括：立柱，所述立柱間隔設(shè)置在地面之上，在所述立柱之上設(shè)置有如上所述的可旋耗能單元。

可選地，所述可旋耗能單元的芯柱可拆卸地套設(shè)在所述立柱之上。

可選地，所述芯柱和所述立柱之間通過銷鍵或過盈連接方式固定連接在一起。

可選地，在所述立柱之上對應(yīng)于所述可旋耗能單元上下表面的位置處設(shè)置有橫梁，且在所述橫梁和所述可旋耗能單元之間設(shè)置有墊片。

可選地，在相鄰的所述立柱之間設(shè)置有x型支撐梁。

可選地，所述可旋耗能單元沿所述立柱的軸向間隔設(shè)置。

可選地，每個所述立柱之上的所述可旋耗能單元的數(shù)量大于等于2。

根據(jù)本發(fā)明的防護(hù)欄，通過可旋耗能單元的四重能量耗散過程，可以大大消耗車輛撞擊防護(hù)欄的能量，減輕或降低了撞擊對防護(hù)欄立柱的沖擊破壞，從而防止汽車墜落并通過可旋耗能單元彈塑性結(jié)構(gòu)件和剛性結(jié)構(gòu)件的相對旋轉(zhuǎn)可以對車輛的行駛方向進(jìn)行一定程度的修正。

此外，由于可旋耗能單元與立柱可拆卸連接，當(dāng)可旋耗能單元被破壞后，可以簡單方便地進(jìn)行更換，維護(hù)面很小。

附圖說明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。

附圖中：

圖1示出根據(jù)本發(fā)明一實施方式的可旋耗能單元的結(jié)構(gòu)示意圖，其中(a)為俯視圖和外圍圖示，(b)為剖視圖；

圖2示出圖1所示的可旋耗能單元的磁回路示意圖；

圖3示出根據(jù)本發(fā)明一實施方式的防護(hù)欄的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4示出根據(jù)本發(fā)明一實施方式的可旋耗能單元與立柱之間的連接示意圖，其中(a)為銷鍵連接，(b)和(c)為過盈連接。

具體實施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細(xì)節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實施例。相反地，提供這些實施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對尺寸可能被夸大自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。

應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在…上”、“與…相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或?qū)訒r，其可以直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)?，或者可以存在居間的元件或?qū)印Ｏ喾?，?dāng)元件被稱為“直接在…上”、“與…直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r，則不存在居間的元件或?qū)?。?yīng)當(dāng)明白，盡管可使用術(shù)語第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅僅用來區(qū)分一個元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。

空間關(guān)系術(shù)語例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，除了圖中所示的取向以外，空間關(guān)系術(shù)語意圖還包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)，然后，描述為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征將取向為在其它元件或特征“上”。因此，示例性術(shù)語“在…下面”和“在…下”可包括上和下兩個取向。器件可以另外地取向(旋轉(zhuǎn)90度或其它取向)并且在此使用的空間描述語相應(yīng)地被解釋。

在此使用的術(shù)語的目的僅在于描述具體實施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時，單數(shù)形式的“一”、“一個”和“所述/該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應(yīng)明白術(shù)語“組成”和/或“包括”，當(dāng)在該說明書中使用時，確定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項目的任何及所有組合。

為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的結(jié)構(gòu)及步驟，以便闡釋本發(fā)明提出的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。

實施例一

下面將參照圖1對本發(fā)明一實施方式的可旋耗能單元做詳細(xì)描述。

如圖1所示，本實施例提供一種應(yīng)用于防護(hù)欄的可旋耗能單元100，其包括芯柱1以及環(huán)繞所述芯柱1設(shè)置的磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件和內(nèi)支撐板4。

示例性地，在本實施例中，芯柱1呈圓柱形結(jié)構(gòu)，且內(nèi)部設(shè)置有軸向通孔，其可以采用剛性材料制作。優(yōu)選地，芯柱1由導(dǎo)磁材料制作。

所述磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件包括環(huán)繞芯柱1交替設(shè)置的導(dǎo)磁剛性結(jié)構(gòu)件2和磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3。導(dǎo)磁剛性結(jié)構(gòu)件2和磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3示例性地呈中空圓柱形結(jié)構(gòu)或者說呈筒狀結(jié)構(gòu)，從而便于交替套設(shè)在芯柱1上。示例性地，在本實施例中，先在芯柱1之上設(shè)置導(dǎo)磁剛性結(jié)構(gòu)件2，然后再依次交替設(shè)置磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3和導(dǎo)磁剛性結(jié)構(gòu)件2，且最外層為磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3。導(dǎo)磁剛性結(jié)構(gòu)件2和磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3的數(shù)量根據(jù)需要的變形量和能量耗散能力確定，在此不做具體限定。

導(dǎo)磁剛性結(jié)構(gòu)件2示例性地為導(dǎo)磁鋼筒。磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3采用磁流變彈性體材料制作，其為一種流變智能復(fù)合材料，是將微米級的軟磁顆粒均勻散布在粘塑性態(tài)的高分子聚合物基體中，并置于一定強(qiáng)度的磁場下固化而形成的一種粘彈性智能材料。磁流變彈性體的宏觀力-磁特性表現(xiàn)為沿鐵磁顆粒排布方向各向同性的黏彈性響應(yīng)，在外加可變磁場的作用下其流變性能和機(jī)械性能能夠?qū)崿F(xiàn)快速且穩(wěn)定的變化，其表觀粘度能夠在毫秒級的時間內(nèi)改變幾個數(shù)量級，把磁流變彈性體置于適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)中，即可能夠?qū)崿F(xiàn)其性能的瞬時可控。

在本實施例中，導(dǎo)磁剛性結(jié)構(gòu)件2與芯柱1之間可以通過軸承、膠黏劑等固定，導(dǎo)磁剛性結(jié)構(gòu)件2與磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3之間可以通過硫化粘結(jié)方式固定，硫化粘結(jié)具體可以采用膠黏劑法、直接粘合法和硬質(zhì)膠法等常用硫化粘結(jié)方法實現(xiàn)。當(dāng)可旋耗能單元100受到外力作用時，相鄰的所述導(dǎo)磁剛性結(jié)構(gòu)件2之間通過磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3能夠發(fā)生相對運動，例如徑向滑移和/或環(huán)向旋轉(zhuǎn)，從而對能量進(jìn)行耗散。

內(nèi)支撐板4環(huán)繞芯柱1設(shè)置，且位于所述磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件之下，用于支撐所述磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件。即，內(nèi)支撐板4為圓形板和環(huán)形板，并固定在芯柱1之上，用于承載所述磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件的重量。內(nèi)支撐板4可以由剛性材料，例如金屬材料制作，其可以通過焊接等方式固定在芯柱1之上。

為了利用磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3的磁致流變性能和機(jī)械性能，如圖1所示，在本實施例中，可旋耗能單元100還設(shè)置有勵磁線圈5、導(dǎo)磁環(huán)板6、導(dǎo)磁密封護(hù)板7和端支撐板8，其中導(dǎo)磁環(huán)板6位于內(nèi)支撐板之下，并與導(dǎo)磁密封護(hù)板7和內(nèi)支撐板4圍成線圈容納腔，勵磁線圈5設(shè)置在該線圈容納腔中，勵磁線圈5的體積大小及截面長寬由抗壓剪扭耗能旋轉(zhuǎn)單元模塊的設(shè)計形變量確定。當(dāng)勵磁線圈5被通入工作電流時，可以產(chǎn)生作用于所述磁流變彈性結(jié)構(gòu)件而使所述磁流變彈性結(jié)構(gòu)件硬化的磁場，所述磁場的磁回路如圖2虛線所示。

導(dǎo)磁環(huán)板6設(shè)置在線圈5之下，用作磁場回路的下行段。導(dǎo)磁環(huán)板6可以由軟磁復(fù)合材料制作，其為圓形板和環(huán)形板，內(nèi)周固定在芯柱1之上，外周與導(dǎo)磁密封護(hù)板7連接固定。示例性地，導(dǎo)磁環(huán)板6與芯柱1和導(dǎo)磁密封護(hù)板7之間為無縫連接，例如通過打磨頂緊方式實現(xiàn)無縫連接。

導(dǎo)磁密封護(hù)板7環(huán)繞并包覆所述磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件設(shè)置，用于向上傳導(dǎo)所述勵磁線圈5產(chǎn)生的磁場，并保護(hù)磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件以及減小漏磁。具體地，導(dǎo)磁密封護(hù)板7包括平行于芯柱1的主體部和自所述主體部向芯柱1延伸的內(nèi)伸部，即導(dǎo)磁密封護(hù)板7呈u型結(jié)構(gòu)，導(dǎo)磁密封護(hù)板7通過端支撐板8進(jìn)行支撐和固定。具體地，端支撐板8設(shè)置在芯柱之上1所述所述磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件的兩端，也即芯柱1與導(dǎo)磁密封護(hù)板對應(yīng)的位置處，導(dǎo)磁密封護(hù)板7的所述內(nèi)伸部與端支撐板8連接固定，以使導(dǎo)磁密封護(hù)板7與所述端支撐板8共同密封所述磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件。導(dǎo)磁密封護(hù)板7可以采用各種導(dǎo)磁的剛性材料制作，例如采用導(dǎo)磁鋼板。

端支撐板8采用剛性材料制作，其呈圓形狀或環(huán)形狀，端支撐板8可以通過諸如軸承9等連接方式固定在芯柱1之上。在本實施例中，端支撐板8的徑向尺寸小于磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件的徑向尺寸，使得端支撐板8的外周與所述導(dǎo)磁密封護(hù)板7之間具有一定距離，并且相應(yīng)地，導(dǎo)磁密封護(hù)板7的所述內(nèi)伸部的徑向尺寸也小于磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件的徑向尺寸，使得導(dǎo)磁密封護(hù)板7的所述內(nèi)伸部與芯柱1之間具有一定距離，這樣當(dāng)收到外力沖擊時，導(dǎo)磁密封護(hù)板7可以隨磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件徑向變形而被壓縮，使得磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件可以通過徑向變形來耗散能量。此外，端支撐板8與磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件的上表面和導(dǎo)磁環(huán)板6的下表面之間具有一定距離，從而在磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件上方和導(dǎo)磁環(huán)板6的下方形成l型空腔，用作傳感器及其安裝時的操作空間，并根據(jù)不同路況需求時，用作勵磁線圈容量調(diào)節(jié)空間。

請再次參考圖1，由于端支撐板8和導(dǎo)磁密封護(hù)板7的內(nèi)伸部上下疊置，且導(dǎo)磁密封護(hù)板7的內(nèi)伸部與芯柱1之間間隔設(shè)置，即導(dǎo)磁密封護(hù)板7的內(nèi)伸部與芯柱1之間具有一定距離，因此該三個部件會形成一個環(huán)形縫隙，為了更好密封磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件，在本實施例中，還設(shè)置有密封板10，其位于端支撐板8的外側(cè)，且位于導(dǎo)磁密封護(hù)板7的內(nèi)伸部和芯柱1之間，即密封板10填充所述縫隙。應(yīng)當(dāng)理解，密封板10在上下各設(shè)置有一塊。密封板10可以采用各種合適的材料制作，示例性地，密封板10為聚四氟乙烯板，其厚度不小于3mm，也即聚四氟乙烯板的厚度大于等于3mm。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，芯柱1的頂部和底部與導(dǎo)磁密封護(hù)板7的內(nèi)伸部之間均形成有所述環(huán)形縫隙，因此在本實施例中，設(shè)置有有兩個密封護(hù)板，分別位于可旋耗能單元100的頂部和底部。

進(jìn)一步地，如圖1所示，在本實施例中，內(nèi)支撐板4的外周與導(dǎo)磁密封護(hù)板7之間具有一定距離，并且在內(nèi)支撐板4和導(dǎo)磁密封護(hù)板7之間設(shè)置有隔磁環(huán)板11和環(huán)形隔磁間隙12，以保障有效磁路的磁通量并降低裝置的漏磁。隔磁環(huán)板11采用諸如銅的阻磁材料制作。

此外，在本實施例中，在導(dǎo)磁密封護(hù)板7表面上設(shè)置有減震層13和位于減震層表面的反光層14，減震層13可以由彈性減震材料制作，通過減震層13的形變可以實現(xiàn)部分能量耗散。通過反光層14對車輛燈光的反射，可以使得駕駛員更清楚的道路的走向，提高安全性。

請再次參考圖1，在本實施例中，為了利用磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3的瞬時可控性能，勵磁線圈5經(jīng)由穿過導(dǎo)線孔15的導(dǎo)線與外部諸如太陽能電池的電源連接，以在需要強(qiáng)能量耗散能力時通過電源提供工作電流，使勵磁線圈產(chǎn)生磁場，提高磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3的能量耗散能力，而在不要強(qiáng)能量耗散能力時則不通入工作電流，以節(jié)省能源。

進(jìn)一步地，在可旋耗能單元100內(nèi)還設(shè)置壓力傳感器16，其示例性地設(shè)置在端支撐板8上，用于檢測可旋耗能單元100受到的外部沖擊力，以在外部沖擊力較大時，使得與勵磁線圈5連接的控制電路控制外部電源提供工作電流，例如控制開關(guān)閉合，從而使勵磁線圈5通入工作電流，并且控制電路可以根據(jù)壓力信號及相應(yīng)位移(修正后位移)計算抵抗此時的沖擊力所需的剛度，依據(jù)磁流變彈性結(jié)構(gòu)件的磁致模量與激勵磁場關(guān)系曲線，可得到勵磁線圈所需電流強(qiáng)度，從而使勵磁線圈5通入計算得到的可調(diào)工作電流。而當(dāng)壓力傳感器16檢測外部沖擊力較小，或者外部沖擊力未對壓力傳感器造成影響時，控制電路控制外部電源不向勵磁線圈5提供工作電流，使得磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3僅依靠本身的彈性形變進(jìn)行能量耗散。

根據(jù)本發(fā)明的可旋耗能單元，當(dāng)諸如重載運輸車的車輛與可旋耗能單元碰撞接觸后，首先，通過可旋耗能單元外層的減震層的擠壓變形耗散一部分沖擊能量，接著再通過導(dǎo)磁剛性結(jié)構(gòu)件之間的相對徑向滑移和/或相對環(huán)向旋轉(zhuǎn)，以及無工作電流時磁流變彈性結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生可恢復(fù)的剪切變形和/或擠壓變形來進(jìn)一步耗散一部分沖擊能量，通入工作電流后，磁流變彈性結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生磁流變效應(yīng)，其磁致剪切變形和磁致擠壓變形也耗散一部分沖擊能量；最后通過車輛對可旋耗能單元的不均勻碰撞接觸，使得磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生發(fā)生不可恢復(fù)的塑性形變來進(jìn)一步耗散一部分沖擊能量，在整個耗散過程中可以使車輛車速下降直至停車，并且由于整個能量耗散過程包括四個能量耗散過程，大大提高了能量耗散能力，且磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件具有較強(qiáng)的變形能力和恢復(fù)能力，不容易損壞。

實施例二

下面將參照圖3和圖4對本發(fā)明一實施方式的防護(hù)欄做詳細(xì)描述。

如圖3和圖4所示，本實施例提供一種防護(hù)欄200，其包括立柱17和套設(shè)在立柱17之上的可旋耗能單元100。

在本實施例中，立柱17間隔設(shè)置在地面上，其可以采用混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)。如圖3所示，立柱17按照一定的間距列于彎曲坡道兩旁，相鄰立柱17之間的距離根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，其主要考慮兩個方面的因素：第一，保障失控車輛在整個碰撞減速過程中一直位于安全護(hù)欄內(nèi)的道路上；第二，允許失控重載運輸車安全保險杠有一部分破壞。

可旋耗能單元100的結(jié)構(gòu)如實施例一種所述，在此不再贅述。在本實施例中，可旋耗能單元100沿立柱17的軸向間隔設(shè)置，每列可旋耗能單元100的個數(shù)由道路設(shè)計容量及勵磁線圈5的功率確定。示例性地，在本實施例中，在每個立柱17之上設(shè)置有兩個可旋耗能單元100?？尚哪軉卧?00離地高度(即可旋耗能單元下表面與地的距離)考慮不同車輛保險杠離地高度進(jìn)行設(shè)計，而可旋耗能單元100的長度根據(jù)磁回路所能實現(xiàn)的大小確定(本申請也因為)可旋耗能單元100的磁場不會太大而不能將旋耗能單元100制作的很大，因此需要沿立柱17的軸向陣列設(shè)置。

在本實施例中，立柱17和可旋耗能單元100之間采用可拆卸連接方式，當(dāng)可旋耗能單元100受撞擊破壞后，可以通過更換進(jìn)行維護(hù)，維護(hù)簡單且維護(hù)面較小。具體地，在本實施例中，立柱17和可旋耗能單元100之間可以通過銷鍵18進(jìn)行連接，或者通過過盈連接方式進(jìn)行連接。如圖4中(a)所示，由于可旋耗能單元100的芯柱1內(nèi)部設(shè)置有軸向通孔，當(dāng)芯柱1套設(shè)在立柱17之上時，可以通過立柱17和芯柱1之間銷鍵18連接實現(xiàn)立柱17和可旋耗能單元100的連接，銷鍵18環(huán)形陣列于芯柱1和立柱17的交界面處，其個數(shù)由行車荷載確定?；蛘呷鐖D4中(b)和(c)所示，立柱17和芯柱1之間通過過盈連接實現(xiàn)固定，這種方式利用零件間的配合過盈來實現(xiàn)連接。這種連接結(jié)構(gòu)簡單，定心精度好，可承受轉(zhuǎn)矩，軸向力或兩者復(fù)合的載荷，而且承載能力高，在沖擊振動載荷下也能較可靠的工作。此外，芯柱1的中空部分的橫截面可以為圓形、方形或多邊形等各種合適的形狀，其由芯柱1剪切面的抗剪強(qiáng)度、抗扭強(qiáng)度等確定。

進(jìn)一步地，在本實施例中，如圖3所示，為了增加防護(hù)欄200的整體剛度，在立柱17之上對應(yīng)于可旋耗能單元100上下表面的位置處設(shè)置有橫梁19，且在橫梁19和可旋耗能單元100之間設(shè)置有墊片20，即在橫梁19與可旋耗能單元100的交界面處設(shè)置墊片20，并涂抹橋梁硅脂。墊片20的厚度示例性地為20mm。并且，在相鄰的立柱17之間設(shè)置有x型支撐梁21，以進(jìn)一步增加沿道路方向的橫梁19的剛度，大幅降低單個立柱的荷載峰值。

根據(jù)本實施例的防護(hù)欄，當(dāng)諸如失控重載運輸車的車輛以某一沖擊力f撞擊某個安全護(hù)欄時，車輛首先接觸外層減振層13，外層減振層13產(chǎn)生彈塑性變形，并把失控車輛的沖擊力傳遞給導(dǎo)磁密封護(hù)板7，沖擊力分解為順道路方向上的分力：f1＝f*cos(α)以及橫道路方向上的分力：f2＝f*sin(α)，其中，α為車輛行駛方向與道路軸向方向的夾角。在f1作用下，導(dǎo)磁密封護(hù)板7帶動磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件內(nèi)的導(dǎo)磁剛性結(jié)構(gòu)件2之間產(chǎn)生環(huán)向相對旋轉(zhuǎn)，磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3產(chǎn)生剪切形變；在f2作用下，導(dǎo)磁密封護(hù)板7帶動磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件內(nèi)的導(dǎo)磁剛性結(jié)構(gòu)件2之間產(chǎn)生徑向相對滑移，磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3產(chǎn)生擠壓形變。當(dāng)車輛空載時，磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件的徑向變形較小，壓力傳感器未接收到壓力信號，電力開關(guān)未觸動，勵磁線圈5無工作電流通入或通入較小的工作電流，磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3主要依靠其零場下的剪切模量和彈性模量工作，此種工況下，磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3中主要耗能出力部分為磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3的基體，磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3耗能型式為可以恢復(fù)的彈性形變。當(dāng)車輛滿載或重載時，磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件的徑向及環(huán)向變形較大，壓力傳感器接收到壓力信號，電力開關(guān)觸動，勵磁線圈5有工作電流通入，控制電路根據(jù)壓力信號及相應(yīng)位移(修正后位移)計算抵抗此時的沖擊力所需的剛度，依據(jù)磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3的磁致模量與激勵磁場關(guān)系曲線，可得到勵磁線圈所需電流強(qiáng)度，勵磁線圈5通入計算得到的可調(diào)工作電流，由于磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3的瞬時可控性能，磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3能夠在輸入工作電流的作用下瞬間“硬化”-即磁流變效應(yīng)，勵磁線圈5產(chǎn)生一定場強(qiáng)的磁場，磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3表現(xiàn)為一定的磁致剪切模量和磁致彈性模量，保障失控重載運輸車不會發(fā)生“硬碰”而損壞，也不會發(fā)生“無支撐”而沖出防護(hù)欄的情況發(fā)生，此種工況下，磁流變彈性疊層結(jié)構(gòu)件中主要耗能出力部分為磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3的基體的彈塑性性能以及磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3自身“硬化”，磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3型式為基體的可恢復(fù)彈性形變以及克服磁流變效應(yīng)的可恢復(fù)變形能。在上述過程中伴隨著可旋耗能單元100的耗能，具體為：當(dāng)車輛與可旋耗能單元100接觸后，首先可旋耗能單元100的外層減振層13擠壓變形，耗散一部分沖擊能量，接著，導(dǎo)磁剛性結(jié)構(gòu)件2的相對徑向滑移和相對環(huán)向旋轉(zhuǎn)以及無工作電流，即無磁場時，磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3基體產(chǎn)生剪切變形、擠壓變形也耗散一部分沖擊能量；或者當(dāng)通入可調(diào)控工作電流，即有可控磁場時，磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3產(chǎn)生磁流變效應(yīng)，其磁致剪切變形、磁致擠壓變形也耗散一部分沖擊能量；最后車量對旋耗能單元100的不均勻碰撞接觸，使得旋耗能單元100發(fā)生扭轉(zhuǎn)形變，即磁流變彈性結(jié)構(gòu)件3產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，進(jìn)一步消耗了沖擊能量。在整個四級能量耗散的過程中，車量車速下降直至停車。

并且，在整個能量耗散過程中，隨著可旋耗能單元100的對車輛產(chǎn)生反作用力，車輛行駛夾角α進(jìn)一步減小，由三角函數(shù)的單調(diào)性可知，f1隨著車輛行駛夾角α減小而增大，f2隨著重載汽車行駛夾角α減小而變小，這樣原本由單個防護(hù)欄200承受的沖擊力大部分轉(zhuǎn)換為f1(轉(zhuǎn)換系數(shù)為cos(α))，并由順道路方向剛度較大的橫梁19傳遞給多個立柱17，立柱17之間的支撐梁21進(jìn)一步加大了沿道路方向上的橫梁19剛度，大幅降低了單個立柱17的荷載峰值，整個多級耗能確保了車輛，尤其是重載運輸車不沖出防護(hù)欄、不翻車，保障了車輛的行駛安全。

根據(jù)本實施例的防護(hù)欄，通過可旋耗能單元的四重能量耗散過程，可以大大消耗車輛撞擊防護(hù)欄的能量，減輕或降低了撞擊對防護(hù)欄立柱的沖擊破壞，從而防止汽車墜落并通過可旋耗能單元彈塑性結(jié)構(gòu)件和剛性結(jié)構(gòu)件的相對旋轉(zhuǎn)可以對車輛的行駛方向進(jìn)行一定程度的修正。

此外，由于可旋耗能單元與立柱可拆卸連接，即防護(hù)欄采用模塊化設(shè)計，當(dāng)可旋耗能單元被破壞后，可以簡單方便地進(jìn)行更換，維護(hù)面很小。

本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。