[發明專利]一種桁架結構的半主動顆粒阻尼減振裝置

無效

• 申請號: 201210104614.5
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN102619293A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 夏兆旺;溫華兵;楊興林;方媛媛;肖建昆
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于建筑減振降噪技術領域，尤其涉及桁架結構中顆粒阻尼器。

背景技術

改革開放三十年來，隨著我國國民經濟的高速發展和綜合國力的提高，我國空間結構的技術水平也得到了長足的進步，正趕超國際先進水平。空間結構的社會需求和工程應用逐年增加，特別是近幾年，隨著經濟的高速發展和一系列國家重大社會經濟活動的開展，我國在近十年內仍將建設一批大型海洋采油、采氣的海洋平臺和一大批高標準、高規格的體育場館、展覽館、機場航站樓等社會公共建筑，這將給我國空間結構的進一步發展帶來良好的契機，同時也對我國空間結構技術水平提出了更高的要求。桁架結構作為空間結構的一種重要結構形式，該結構體系在海洋平臺、各種大型體育場館、影劇院、會展中心、機場候機樓及各類工業廠房等建筑中得到了廣泛的應用。尤其在汶川大地震后，建筑結構的抗震性能受到了社會的極大關注。如何提高桁架結構的抗震性能具有重要的工程價值和社會意義。

顆粒阻尼是在沖擊阻尼的基礎上發展的阻尼形式，是在結構內部適當位置加工出一系列孔腔，然后在這些孔腔中填入顆粒（如碳化鎢、沙粒、鋼球等）。結構振動時，通過結構孔壁與顆粒的接觸、碰撞作用將其部分動能傳遞給顆粒，顆粒在結構的孔腔中運動，進而發生顆粒之間、顆粒與結構孔壁之間的摩擦和碰撞，這些摩擦與碰撞作用將導致能量損耗，降低結構的振動能量，減小結構的振動幅值，從而達到增大系統阻尼的目的。顆粒阻尼不需要改變結構的外形尺寸且基本不增加附加質量，并且減振頻帶較寬，且具有抗老化、耐高低溫等優點，同時其阻尼特性不受溫度影響。因此，顆粒阻尼具有用于各類結構減振的前景，但是目前顆粒阻尼在海洋平臺等建筑結構中的桁架減振方面的研究和應用在國內外尚未受到重視。

目前關于顆粒阻尼器減振的專利CN200710052142.2“一種滾筒洗衣機寬帶彈性顆粒阻尼器”和專利CN200910007476.7“非阻塞性微顆粒阻尼隔聲套”等都介紹的是一種被動式顆粒阻尼裝置，這類被動隔振裝置在多工況條件下的適應性較差，尤其是不能有效地對低頻振動進行隔離。

發明內容

發明目的：針對上述現有存在的問題和不足，本發明的目的是提供一種桁架結構的半主動顆粒阻尼減振裝置，它能滿足結構更寬振動頻率下的減振效果。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：一種桁架結構的半主動顆粒阻尼減振裝置，所述桁架結構連接有被減振結構，該減振裝置包括填充在桁架結構空腔鋼管內的導磁金屬顆粒、纏繞在空腔鋼管外壁的線圈、與線圈連接的電流控制模塊、設置在被減振結構上的拾振傳感器、和直流電源模塊，其中所述電流控制模塊接收拾振傳感器發出的振動信號，并經過處理后控制直流電源模塊對線圈輸出相應電流。

本發明原理主要是：由電流控制模塊根據測取的振動結構響應計算出其主要振動頻率，然后給半主動顆粒阻尼器合適的控制電流，使得半主動顆粒阻尼器在此頻段內具有最佳阻尼比，從而達到更好的減振降噪效果。

作為優選，所述直流控制模塊采用DSP控制器，從而能快速對采集的振動信號加以分析處理，使得減振系統對外界激勵反應迅速，具有很好的減振的效果。

作為優選，所述導磁金屬顆粒的填充率為30%～90%（100%填充率是指顆粒阻尼器中顆粒填滿時的狀態）。

作為優選，所述直流電源模塊包括直流電源和恒流源電路，所述直流電源提供直流電，而恒流源電路根據DSP控制器發出的控制信號將該直流電轉換成相應電流輸送給線圈，使得顆粒阻尼器的工作頻率與被減振結構的振動頻率相同，從而使得顆粒阻尼器中的顆粒達到共振狀態，此時顆粒之間會發生劇烈的碰撞和摩擦，消耗整個系統的能量，從而達到跟蹤振動頻率，起到較好減振效果。

作為優選，所述半主動顆粒阻尼器僅安裝在桁架結構振動較大的位置，從而可以以最少的成本獲得最大的減振效果。

有益效果：與現有技術相比，本發明具有以下優點：能跟蹤被減振結構的振動頻率迅速調節顆粒阻尼器的最佳阻尼比，從而提高其在更寬頻帶范圍內的減振性能；且本裝置結構簡單、無需額外空間，適應性強、經濟性好。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

其中，被減振結構1、桁架結構2、導磁金屬顆粒3、線圈4、電流控制模塊5、拾振傳感器6、直流電源模塊7、恒流源電路8、直流電源9、減振器10、基座11。

具體實施方式