[發(fā)明專利]活塞式SMA-壓電復(fù)合變摩擦阻尼器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610390616.3
• 申請日: 2016-06-02
• 公開（公告）號: CN105971357B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙大海;劉洋
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: E04H9/02
• 分類號: E04H9/02;E04B1/98
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙)13116
• 代理人: 李合印

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)工程減震控制領(lǐng)域，涉及一種活塞式SMA-壓電復(fù)合變摩擦阻尼器，特別是對工程結(jié)構(gòu)在各類地震作用下結(jié)構(gòu)振動(dòng)反應(yīng)起到抑制作用，達(dá)到消能減震的控制效果。

背景技術(shù)

形狀記憶合金(SMA)作為一種新型材料，具有耐久性、耐腐蝕性和自復(fù)位等優(yōu)點(diǎn)，但SMA的等效粘性阻尼的并不足以使其作為唯一的阻尼裝置。

僅基于形狀記憶合金的地震控制裝置承受受到動(dòng)態(tài)荷載時(shí)，其提供的能量耗散將是比較小的。摩擦阻尼器構(gòu)造簡單、安裝方便、耗能性好，且性能不受溫度影響，是建筑結(jié)構(gòu)中常用的一種耗能減震裝置。但傳統(tǒng)的摩擦阻尼器結(jié)構(gòu)單一，無自復(fù)位能力，只能依靠本身的剛度復(fù)位，提供的摩擦力為恒定值，

耗能效果不佳，而且當(dāng)阻尼器的起滑摩擦力較大時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)鎖死現(xiàn)象，不能起到耗能減震的功能。壓電陶瓷材料由于其獨(dú)特的壓電效應(yīng)已廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制領(lǐng)域，利用壓電智能材料進(jìn)行變摩擦阻尼器的開發(fā)與研制，已成為研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有耗能能力強(qiáng)、減震效果好、結(jié)構(gòu)簡單明確、整體性好、自復(fù)位和易于安裝和更換等特點(diǎn)的活塞式SMA-壓電復(fù)合變摩擦阻尼器。

本發(fā)明主要包括有外缸筒、上缸蓋、外端活塞、曲形摩擦鋼板、連接桿、滑動(dòng)軸、SMA絲纜、輔助彈簧A、預(yù)壓螺栓、調(diào)節(jié)螺母、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器、力傳感器、平頭螺釘、連接螺栓、平端緊固螺釘、SMA絲纜固定栓、下缸蓋、插銷、環(huán)形固定扣、中間活塞、通孔、彈簧支座A、圓形凹槽、摩擦材料、圓柱形導(dǎo)桿、導(dǎo)桿滑動(dòng)倉、螺紋、調(diào)節(jié)螺栓、卡隼、擋塊、滑槽、滑動(dòng)倉蓋、導(dǎo)線、電源接入端口、彈簧支座B、彈簧支座C、彈簧支座D和輔助彈簧B。

其中，外缸筒為上下開口的中空筒體，在外缸筒的上端和下端，分別通過平頭螺釘與上缸蓋、下缸蓋相連，外缸筒分為相同的兩部分，由連接螺栓上下連接緊密。上缸蓋為圓形平板，在上缸蓋上沿著圓周外圍設(shè)有均勻分布的螺釘通孔，平頭螺釘插接在通孔內(nèi)。在上缸蓋上設(shè)有一圓周螺紋孔，螺紋孔內(nèi)插接調(diào)節(jié)螺栓，調(diào)節(jié)螺栓與調(diào)節(jié)螺母相互嚙合。在上缸蓋和下缸蓋的中部均設(shè)有通孔。滑動(dòng)軸通過上缸蓋中部的通孔延伸至外缸筒的內(nèi)部。連接桿通過下缸蓋中部的通孔延伸至外缸筒的內(nèi)部，連接桿通過插銷與下缸蓋固定連接。在下缸蓋的內(nèi)側(cè)設(shè)有彈簧支座A。在滑動(dòng)軸下部的外壁上設(shè)有3組螺紋，相鄰螺紋之間的距離相同。在上、中、下組的螺紋的外部，分別嚙合上外端活塞、中間活塞和下外端活塞，在上外端活塞、中間活塞和下外端活塞上，分別設(shè)有四個(gè)徑向通孔。在上外端活塞、中間活塞和下外端活塞的上端和下端，分別設(shè)有環(huán)形固定扣，環(huán)形固定扣為環(huán)形平板，環(huán)形固定扣設(shè)在滑動(dòng)軸上。下外端活塞下部的環(huán)形固定扣下面設(shè)有彈簧支座B，在彈簧支座B和彈簧支座A之間設(shè)有輔助彈簧A。在上缸蓋的內(nèi)側(cè)固定連接彈簧支座C，上外端活塞上部的環(huán)形固定扣的上端，設(shè)有彈簧支座D，彈簧支座C和彈簧支座D之間設(shè)有輔助彈簧B，輔助彈簧B套接在滑動(dòng)軸上。在外缸筒的內(nèi)部設(shè)有四根SMA絲纜，四根SMA絲纜分上下左右對稱布置，分別穿過上缸蓋的螺紋孔、上外端活塞的徑向通孔、中間活塞的徑向通孔、下外端活塞的徑向通孔、下缸蓋的螺紋孔內(nèi)，由上缸蓋和下缸蓋的調(diào)節(jié)螺栓、調(diào)節(jié)螺母固定連接。SMA絲纜固定栓內(nèi)插在中間活塞的徑向通孔內(nèi)，并用平端緊固螺釘與中間活塞固定SMA絲纜。在外缸筒的內(nèi)壁上設(shè)有上下兩個(gè)相同的擋塊，在上擋塊的下表面和下?lián)鯄K的上表面分別設(shè)有滑槽，在上擋塊和下?lián)鯄K的滑槽內(nèi)分別插接曲形摩擦鋼板兩側(cè)的卡隼。在曲形摩擦鋼板的后面設(shè)有圓形凹槽，預(yù)壓螺栓穿過外缸筒，延伸至圓形凹槽中，力傳感器置于預(yù)壓螺栓的底端。在中間活塞、上外端活塞、下外端活塞與曲形摩擦鋼板之間設(shè)有摩擦材料，摩擦材料涂在曲形摩擦鋼板的內(nèi)側(cè)。在曲線摩擦鋼板上設(shè)有圓柱形導(dǎo)桿，圓柱形導(dǎo)桿插接在外缸筒上部的導(dǎo)桿滑動(dòng)倉內(nèi)。在導(dǎo)桿滑動(dòng)倉的內(nèi)部置有壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器，導(dǎo)桿滑動(dòng)倉的頂部通過平頭螺釘將滑動(dòng)倉蓋與導(dǎo)桿滑動(dòng)倉相連，對壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行封裝。壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器與力傳感器之間通過導(dǎo)線相連，導(dǎo)線通過電源接入端口，與外電源相連。電源接入端口置于外缸筒上。