[發(fā)明專利]蜂窩式形狀記憶合金多維減振器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910011134.2
• 申請日: 2009-04-08
• 公開（公告）號: CN101532547A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 伊廷華;李宏男;孫輝;郭道盛
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: F16F7/10
• 分類號: F16F7/10
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心
• 代理人: 侯明遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土木工程及機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種蜂窩式形狀記憶合金多維減振器。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的抗震設(shè)計是通過增強(qiáng)建筑物本身的剛度來抵御地震作用，即依靠結(jié)構(gòu)本身來儲存和消耗地震能量，以滿足結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，這種抗震方式缺乏自我調(diào)節(jié)能力，在不確定的地震作用下，很可能不滿足安全性的要求。消能減震技術(shù)為結(jié)構(gòu)抗震提供了一條合理有效的途徑。被動耗能阻尼器的減振技術(shù)相對比較成熟，然而作為一種被動控制裝置，出力大小單一，耐久性和耐腐蝕性是目前耗能器中普遍存在的問題。如粘彈性阻尼器易老化，粘滯阻尼器的維護(hù)，摩擦阻尼器在長期使用時的可靠性，軟鋼阻尼器的塑性殘余變形等。

此外，大量的震害分析表明，許多工程結(jié)構(gòu)(無論是對稱結(jié)構(gòu)，還是非對稱結(jié)構(gòu))的破壞是由扭轉(zhuǎn)振動產(chǎn)生的，而且往往震害較為嚴(yán)重，特別是復(fù)雜體型的高層建筑。它一旦破壞，將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。從國內(nèi)外實際震害經(jīng)驗可以得出，地震時引起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動的原因：一是由于地面質(zhì)點間運動的差別，可使地面的每一部分不僅產(chǎn)生平動分量，而且也產(chǎn)生轉(zhuǎn)動分量。這種轉(zhuǎn)動分量迫使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動；二是結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心和剛度中心不重合，地震時作用在質(zhì)量中心的慣性力將對剛度中心產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力矩，迫使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生平移扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的空間振動。在機(jī)械工程領(lǐng)域，扭轉(zhuǎn)振動更是非常常見。但目前研制開發(fā)的阻尼器，通常僅具有單一方向的耗能減振能力，本身不易實現(xiàn)工程中的扭轉(zhuǎn)振動控制。

形狀記憶合金是一種新型功能材料，具有形狀記憶效應(yīng)、超彈性和高阻尼特性。利用形狀記憶合金的超彈性特性制作的被動耗能減振器可以克服上述問題。這類減振器與其他阻尼器相比，具有耐久性和耐腐蝕性能好、壽命長、變形大、可反復(fù)使用等優(yōu)點。但現(xiàn)有的形狀記憶合金減振器主要利用奧氏體形狀記憶合金的阻尼特性，耗能能力有限，且不能根據(jù)不同大小的振動作用而提供不同的阻尼力。

因此，開發(fā)一種具有多維方向的減振能力、可根據(jù)振動作用大小分別提供不同的阻尼力、具有高阻尼特性和自復(fù)位特性的減振器對土木工程結(jié)構(gòu)抵御地震災(zāi)害及機(jī)械工程減小不利振動都具有重要的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種蜂窩式形狀記憶合金多維減振器，其目的是解決現(xiàn)有被動阻尼器出力大小單一、有殘余變形、耐久性差、僅具有單一方向減振能力以及耗能能力有限等問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

蜂窩式形狀記憶合金多維減振器，主要由鋼制法蘭、蜂窩式形狀記憶合金柱體、摩擦鋼板、形狀記憶合金絞線組成。主要技術(shù)方案為：形狀記憶合金柱體一端與下法蘭連接，另一端與摩擦鋼板連接，柱體中間均勻?qū)ΨQ分布有22個圓柱孔，類似蜂窩狀；摩擦鋼板中間通過14個高強(qiáng)螺栓與上法蘭連接，摩擦鋼板沿周邊徑向通過8組形狀記憶合金絞線與上法蘭的鋼制阻擋條連接；通過法蘭上的螺栓孔將減振器固定于需要進(jìn)行振動控制的部位。

當(dāng)上、下法蘭發(fā)生相對運動時，形狀記憶合金柱體本身耗能、摩擦板與上法蘭摩擦耗能、形狀記憶合金絞線張拉耗能，這三部分均可提供耗能減振能力，可以抑制結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在任意方向的振動，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的多維振動控制，當(dāng)振動結(jié)束時，該減振器將會自動恢復(fù)到初始位置。由于形狀記憶合金柱體本身的耗能能力、摩擦板與上法蘭摩擦的耗能能力、形狀記憶合金絞線張拉耗能能力的大小不一樣，恰可以滿足不同大小的振動作用時所需要的阻尼力。

本發(fā)明的效果和益處體現(xiàn)在克服了其他類阻尼器出力大小單一、有殘余變形、耐久性差、僅具有單一方向的減振能力以及耗能能力有限等缺點，突出優(yōu)點是實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的多維振動控制，且可根據(jù)振動作用的大小分別提供不同的阻尼力。此外，該減振器可恢復(fù)變形大、具有較好的抗腐蝕、抗疲勞性、維護(hù)費用低、構(gòu)造簡單、安裝方便，將會廣泛的應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)及機(jī)械工程領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是蜂窩式形狀記憶合金多維減振器的側(cè)立面。

圖2是蜂窩式形狀記憶合金多維減振器的俯視面。

圖3是圖1中蜂窩式形狀記憶合金多維減振器的B-B剖面圖。

圖4是圖1中蜂窩式形狀記憶合金多維減振器的A-A剖面圖。

圖5是圖2中蜂窩式形狀記憶合金多維減振器的C-C剖面圖。

圖中：1.上法蘭螺栓孔；2.上法蘭；3.摩擦接觸面；4.摩擦鋼板；5.形狀記憶合金柱體；6.鋼制阻擋條；7.下法蘭螺栓孔；8.下法蘭；9.高強(qiáng)螺栓；10.形狀記憶合金絞線。

具體實施方式

以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的實施步驟。

步驟1.對工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，計算出所要控制的振動力大小，根據(jù)所要達(dá)到的性能要求，確定減振器的尺寸及參數(shù)。