[發明專利]具有自復位功能的磁致形狀記憶合金約束摩擦阻尼器

有效

• 申請號: 201610134669.9
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN105672515B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 陳鑫;趙寶成;李愛群;姚江峰
• 申請（專利權）人: 蘇州科技學院
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E01D19/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 曹毅

技術領域

本發明是一種用于土木工程結構振動控制領域的智能控制裝置，用于高層建筑、大跨建筑、橋梁結構及其他土木工程結構在動力災害作用下的安全性和舒適度控制，屬于土木工程結構耗能減振控制的技術領域，具體涉及一種具有自復位功能的磁致形狀記憶合金約束摩擦阻尼器。

背景技術

結構減振控制通過在結構中合理設置減振耗能裝置，來有效地控制結構的振動響應，使結構在地震、大風或其他動力干擾作用下的各項反應值被控制在允許范圍內。它對于提高土木工程結構的抗震、抗風能力，減小結構振動響應，減少災害損失，滿足結構安全和使用功能要求，具有重要的意義。摩擦阻尼器作為較早被研究和應用的減振技術之一，具有構造簡單、安裝方便、耗能能力好等許多優點，因此成為工程中常用的一種耗能減振裝置。已經有了普通摩擦阻尼器、Pall摩擦阻尼器、Sumitomo摩擦阻尼器、滑移型長孔螺栓節點阻尼器、壓電智能摩擦阻尼器等多種形式，但這些摩擦阻尼器通常并不具備自復位的功能，當結構進入塑性變形后，阻尼器難以使結構回復到原有幾何狀態，較大的殘余變形將限制結構災后修復的能力。

近年來，智能材料和結構的發展成為結構減振控制的一個重要方向，人們利用電/磁流變液體、形狀記憶合金材料、壓電材料和電/磁致伸縮材料等智能驅動材料研制各類被動、主動和半主動的阻尼減振裝置。磁致形狀記憶合金(Magnetic Shape Memory Alloy，簡寫為MSMA) 不僅具有馬氏體相變引起的形狀記憶效應和超彈性，而且具有馬氏體變體重定向引起的磁致形狀記憶效應和超彈性。它兼具壓電陶瓷和磁致伸縮材料響應頻率快和溫控形狀記憶合金輸出應變和應力大的特點，且兼具傳感和驅動功能，在科學研究和工程應用中具有廣闊的前景，是智能材料研究的熱門之一。在機械、傳感等領域已經有了較多的裝置研發，如磁控形狀記憶合金自傳感執行器(CN 101620412 A)、差動式磁控形狀記憶合金執行器(CN 1633021 A)、磁控形狀記憶合金蠕動型直線電機(CN 1474504 A)、一種高頻驅動裝置(CN 202798522 U)等裝置。近年來，在結構振動控制領域亦有了一些裝置的研究，如磁控形狀記憶合金伸縮作動器(CN 102359198 A)、基于磁控形狀記憶合金的建筑物防震系統及其感應控制方法(CN 103382743 A)等。然而，由于目前磁控形狀記憶合金材料加工性能和成本的限制，適用于土木工程結構的較大噸位的磁控形狀記憶合金阻尼器幾乎沒有。

因此，結合摩擦阻尼器和磁致形狀記憶合金的特點，研究一種具有大變形自復位能力的智能摩擦阻尼器具有一定的實際意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的問題，提供一種具有自復位功能的磁致形狀記憶合金約束摩擦阻尼器，利用磁性形狀記憶合金動態改變摩擦阻尼特性，并使其具備自復位特點的智能摩擦阻尼器，用于土木工程結構在動力災害作用下的耗能減振。本發明利用磁致形狀記憶合金改變阻尼器摩擦特性，利用楔形滑動面和磁致形狀記憶合金結合實現自復位功能，相較于一般壓電智能摩擦阻尼器由于磁致形狀記憶合金較大的可恢復變形，使得阻尼器具有更大的摩擦阻尼調節能力和可恢復變形，同時，在不同的位移狀態下，又具有變剛度的特性。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

具有自復位功能的磁致形狀記憶合金約束摩擦阻尼器，包括連接法蘭，連接螺母，缸筒，中間導向螺母，控制單元，外滑塊，封閉導向螺母，核心導桿，所述連接法蘭設置在所述阻尼器的兩端，一端的所述連接法蘭與所述連接螺母連接，另一端的所述連接法蘭與所述核心導桿連接，所述連接螺母安裝在所述缸筒空腔一側端部，所述核心導桿設在所述缸筒內部，所述核心導桿外側包裹有所述外滑塊，所述外滑塊的外側設有若干個所述控制單元，所述外滑塊的兩端分別設有所述中間導向螺母和所述封閉導向螺母。

進一步的，所述控制單元由彈簧、導磁墊板、線圈、永磁體和磁致形狀記憶合金塊組成，所述磁致形狀記憶合金塊通過所述墊板與所述彈簧連接，所述磁致形狀記憶合金塊外側包裹線圈，所述線圈外側為所述永磁體。

優選的，所述核心導桿由核心桿和核心內滑塊組成，所述核心內滑塊與所述外滑塊的接觸面是粗糙面，并根據需要設置摩擦材料，利用接觸面之間的摩擦耗散振動能量。

進一步的，所述控制單元控制外滑塊的徑向運動；所述中間導向螺母和所述封閉導向螺母限制所述外滑塊的軸向運動，并保證所述核心導桿的軸向運動。