[實用新型]內碰-摩擦-形變三級耗能抗扭轉消能器

無效

• 申請號: 200920013310.1
• 申請日: 2009-04-25
• 公開（公告）號: CN201406776Y
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 李宏男;伊廷華;孫輝;郭道盛
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 大連理工大學專利中心
• 代理人: 侯明遠

技術領域

本實用新型屬于土木工程及機械工程技術領域，涉及到一種內碰-摩擦-形變三級耗能抗扭轉消能器。

背景技術

每一次劇烈的地震都會給人類造成巨大的生命和財產損失。傳統的抗震設計是通過增強建筑物本身的剛度來抵御地震作用，即依靠結構本身來儲存和消耗地震能量，以滿足結構抗震設防標準，這種抗震方式缺乏自我調節能力，在不確定的地震作用下，常常不能滿足安全性的要求，消能減震技術為結構抗震提供了一條合理有效的途徑。被動消能阻尼器的減振技術相對比較成熟，然而作為一種被動控制裝置，耐久性是目前消能器中普遍存在的問題。常見的粘彈性阻尼器易老化，粘滯阻尼器的維護，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。

大量的震害分析表明，許多工程結構(無論是對稱結構，還是非對稱結構)的破壞是由扭轉振動產生的，而且往往震害較為嚴重，特別是復雜體型的高層建筑一旦破壞，將造成巨大的經濟損失和人員傷亡。從國內外實際震害經驗可以得出，地震時引起結構產生扭轉振動的原因：一是由于地面質點間運動的差別，可使地面的每一部分不僅產生平動分量，而且也產生轉動分量。這種轉動分量迫使結構產生扭轉振動；二是結構的質量中心和剛度中心不重合，地震時作用在質量中心的慣性力將對剛度中心產生扭轉力矩，迫使結構產生平移扭轉耦聯的空間振動。在機械工程領域，不利的扭轉振動更是非常常見。目前研制開發的消能器，通常僅具有軸向耗能減振能力，本身不易實現工程中的扭轉振動控制。

形狀記憶合金是一種新型功能材料，具有形狀記憶效應、超彈性和耐疲勞特性。利用形狀記憶合金的超彈性特性制作的被動消能器可以克服上述問題。這類消能器與其他阻尼器相比，具有耐久性和耐腐蝕性能好，使用周期長，變形大且可恢復等優點。但現有的形狀記憶合金消能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。

因此，開發一種有抗扭轉振動能力、高阻尼特性、且具有自復位能力的消能器對土木工程結構抵御地震災害及機械工程減小不利的扭轉振動具有重要的現實意義。

發明內容

本實用新型提供了一種內碰-摩擦-形變三級耗能抗扭轉消能器，其目的是解決現有被動阻尼器有殘余變形、耐久性差、僅具有軸向減振能力以及耗能能力有限等問題。

本實用新型的技術方案如下：

內碰-摩擦-形變三級耗能抗扭轉消能器，主要由外鋼筒、內鋼筒、形狀記憶合金間隔板、間隔鋼板和鋼法蘭組成。主要技術方案為：沿著與上法蘭連接的內鋼筒的外周徑向均勻對稱布置18組梯形間隔鋼板，沿著與下法蘭連接的外鋼筒的內周徑向均勻對稱布置18組倒梯形形狀記憶合金間隔板；間隔鋼板與形狀記憶合金間隔板相互錯落布置；上、下法蘭上均設有鋼制滑槽，可供外、內鋼筒插入滑動；通過法蘭上的螺栓孔將消能器固定于需要進行扭轉控制的部位。

當上、下法蘭發生相對扭轉運動時，間隔鋼板與形狀記憶合金間隔板將會發生內碰-摩擦-形變三級耗能，共同抑制結構或構件在平面內的扭轉振動。該消能器的耗能能力與振幅成正比，當振幅較小時，每個間隔鋼板各自的空間內與形狀記憶合金間隔板發生非完全彈性碰撞，達到交換動量和耗散動能的目的；當振幅較大時，間隔鋼板將進入旁邊的間隔空間，此過程會與形狀記憶合金板發生摩擦耗能；且由于形狀記憶合金板在此過程中的變形較大，將會產生較強的回復力，從而達到減小結構振動的目的。

本實用新型的效果和益處體現在克服了其他阻尼器有殘余變形、耐久性差以及耗能能力有限等缺點，突出優點是充分利用鋼板與形狀記憶合金板的相互內碰-摩擦-形變這三方面來共同耗能，大幅提高了消能器的耗能能力；該阻尼器可恢復變形大、具有較好的抗腐蝕、抗疲勞性，維護費用低、構造簡單、安裝方便。內碰-摩擦-形變三級耗能抗扭轉消能器使得抗扭設計更為方便、實用，將會廣泛的應用于土木工程及機械工程技術領域。

附圖說明

圖1是內碰-摩擦-形變三級耗能抗扭轉消能器的側立面圖。

圖2是內碰-摩擦-形變三級耗能抗扭轉消能器俯視圖。

圖3是圖1中內碰-摩擦-形變三級耗能抗扭轉消能器的A-A剖面圖。

圖4是圖2中內碰-摩擦-形變三級耗能抗扭轉消能器的B-B剖面圖。

圖中：1.下法蘭；2.下法蘭螺栓孔；3.形狀記憶合金間隔板；4.外鋼筒；5.間隔鋼板；6.下法蘭滑槽；7.內鋼筒；8.上法蘭；9.上法蘭螺栓孔；10.上法蘭滑槽。

具體實施方式

以下結合技術方案和附圖詳細敘述本實用新型的實施步驟。