[發(fā)明專利]一種自復(fù)位形狀記憶合金?剪切型鉛復(fù)合耗能阻尼器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610184450.X
• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN105672520B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李宏男;劉明明;付興
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心21200
• 代理人: 溫福雪,李寶元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種自復(fù)位形狀記憶合金-剪切型鉛復(fù)合耗能阻尼器，適用于工程結(jié)構(gòu)的減振控制，屬于土木工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)

工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在受到外界的干擾或激勵時都會產(chǎn)生響應(yīng)，這是因為激勵使系統(tǒng)獲得了能量的輸入。同時，系統(tǒng)又能將輸入的能量通過某種機理轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芑蚱渌芰啃问蕉牡簦馆斎肽芰亢秃膿p能量保持平衡。這種系統(tǒng)耗損能量的能力稱為阻尼。對龐大的土木工程結(jié)構(gòu)而言,依靠自身的阻尼耗能特性抵抗外來振動并不可靠。隨著新型阻尼耗能技術(shù)的不斷提出，利用結(jié)構(gòu)添加外部元件或內(nèi)部添加元件的方式實現(xiàn)結(jié)構(gòu)振動控制方式都體現(xiàn)了較好的控制效果。

金屬屈服阻尼器是用軟金屬材料做成的各種形式的阻尼器，金屬屈服后具有良好的滯回性能，利用某些金屬具有的彈塑性滯回變形耗能，包括擠壓型鉛阻尼器、剪切型鉛阻尼器、形狀記憶合金(shape memory alloys,簡稱SMA)阻尼器等，它們的耗能機理是利用金屬進入塑性屈服階段吸收結(jié)構(gòu)振動的部分能量來達到減振控制的。

剪切型鉛阻尼器主要是利用鉛受剪屈服后產(chǎn)生塑性變形來耗能的，具有使用壽命長，提供的阻尼力可靠且大小與變形速度無關(guān)，對微小位移變化敏感，工作性能十分穩(wěn)定等特點，被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)減振控制。但此類阻尼器雖然具有很好的耗能效果，但振后會出現(xiàn)殘余變形，不利于繼續(xù)使用。

SMA是應(yīng)用較為廣泛的智能材料之一，在高于奧氏體相變溫度時卸載，沒有殘余應(yīng)變，稱為超彈性，利用此特性SMA被廣泛應(yīng)用于智能裝置的開發(fā)，使用形式有SMA絲材、SMA棒材、SMA彈簧等，SMA裝置與傳統(tǒng)裝置相比，具有耐久性和耐腐蝕性好、使用期限長、允許變形大并且變形可恢復(fù)等一系列優(yōu)點，但就目前的SMA阻尼器來看，雖然它有很好的自復(fù)位功能，但耗能效果并不明顯，因此其應(yīng)用受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容

為了減小結(jié)構(gòu)振動以及強振后的殘余變形,本發(fā)明提供了一種自復(fù)位形狀記憶合金-剪切型鉛復(fù)合耗能阻尼器，阻尼器模型(如圖1)，阻尼器主要由兩部分組成，一部分是耗能組，另一部分是復(fù)位組，同時滿足高耗能和自復(fù)位能力。同時本發(fā)明提供的阻尼力可以調(diào)節(jié)，大大擴大了其適用范圍。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種自復(fù)位形狀記憶合金-剪切型鉛復(fù)合耗能阻尼器，由兩部分組成，耗能組是由內(nèi)筒的剪切型鉛阻尼器以及安裝于內(nèi)筒6和外筒2之間的SMA絲5和SMA彈簧13組成，復(fù)位組由SMA絲5及SMA彈簧13組成，充分發(fā)揮了SMA的超彈性特性，尤其SMA彈簧的自復(fù)位能力，使阻尼器在振動后能夠恢復(fù)初始狀態(tài)，不影響其繼續(xù)使用。兩組共同工作，同時利用鉛塊16剪切高耗能以及SMA彈簧13及SMA絲5的耗能特性，可同時進行減振。

一種自復(fù)位形狀記憶合金-剪切型鉛復(fù)合耗能阻尼器，包括前蓋板12、后蓋板17、左拉板15、右拉板9、固定板7、預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板3、內(nèi)筒6、外筒2、推拉桿11、形狀記憶合金(SMA)絲5、形狀記憶合金(SMA)彈簧13以及內(nèi)置鉛塊16，四組SMA絲5依次穿過預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板3、左拉板15、固定板7和右拉板9,預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板3、左拉板15、固定板7和右拉板9均為環(huán)形結(jié)構(gòu)，SMA絲5均布于外筒和內(nèi)筒之間形成的中部空腔內(nèi)，其兩端分別用夾具4拉緊固定；左拉板15外側(cè)設(shè)置預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板3,通過調(diào)節(jié)螺栓14改變預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板3和左拉板15間的距離,進而調(diào)節(jié)SMA絲5的初始應(yīng)變；環(huán)形固定板7內(nèi)環(huán)和內(nèi)筒6焊接,其外環(huán)通過固定螺栓8和外筒2連接；推拉桿11為圓筒型結(jié)構(gòu)，其一端和中部設(shè)有橫向環(huán)形擋板，兩橫向環(huán)形擋板間均布有多個縱向擋板，兩縱向擋板間形成凹槽；內(nèi)筒6內(nèi)側(cè)設(shè)有與推拉桿11相對應(yīng)的凹槽，推拉桿11凹槽和內(nèi)筒6凹槽相對形成內(nèi)部空腔，剪切鉛塊16直接嵌于內(nèi)部空腔18內(nèi)；外筒2與內(nèi)筒6形成的前后空腔分別安裝SMA彈簧13,其中，前空腔中的SMA彈簧13穿過焊接在前蓋板12上的彈簧導(dǎo)桿10，后空腔中的SMA彈簧13穿過推拉桿11；前蓋板12、后蓋板17和連接桿1通過螺栓與外筒2連接，推拉桿11穿過后蓋板17。

本發(fā)明通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺栓14來調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)板3與左拉板15之間的距離來調(diào)節(jié)SMA絲5的初始應(yīng)變和通過改變內(nèi)置鉛塊16的數(shù)量，均可調(diào)節(jié)此阻尼器的阻尼力，使此阻尼器應(yīng)用范圍更廣泛。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的阻尼器構(gòu)造簡單，零件較少，制作和安裝過程簡單，適用性強，維護方便，能有效提高結(jié)構(gòu)的抗振性能，具有廣闊的推廣市場和應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明阻尼器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明圖1的a-a截面剖面圖。

圖3是本發(fā)明圖1的b-b截面剖面圖。