[發明專利]一種磁流變彈性體支座智能變剛度調諧質量阻尼器系統

有效

• 申請號: 201610472900.5
• 申請日: 2016-06-24
• 公開（公告）號: CN105889381B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 歐進萍;王奇;董旭峰;李蘆鈺
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F16F6/00
• 分類號: F16F6/00;E04B1/98
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 梅洪玉,溫福雪

技術領域

本發明屬于結構自適應被動控制技術領域，涉及一種以磁流變彈性體為關鍵材料，剛度可調的智能調諧質量阻尼器。

背景技術

調諧質量阻尼器技術是一種成熟的結構被動控制技術，其減振效果明顯，被廣泛應用于控制高層結構及橋梁在地震、風振作用下的響應。這種被動控制技術實施簡單，可靠性強，但其缺陷是調諧質量阻尼器不能根據結構特性、荷載特性的變化進行相應的調整，因而不能保證最佳的控制效果，有時甚至加劇結構的振動，引發災難性的后果。近年來，剛度可調節的調諧質量阻尼器的研究受到關注。通過改變調諧質量阻尼器的剛度，調諧質量阻尼器的自振周期可以隨著結構自振周期的變化而變化，進而保證最佳的控制效果。然而，現有的變剛度裝置種類較少，且大多數此類裝置需要借助作動器才能實現剛度調節的目標。這些調節方式不僅不能實現實時、連續的調節，而且調節過程中需要消耗較多的能量。磁流變彈性體為變剛度提供了新的模式，可利用磁流變彈性體制成的智能支座制成可變剛度調諧質量阻尼器系統。然而，調諧質量阻尼器往往需要較大的變形，該變形比通常結構的基礎隔震支座變形大得多。如果將現有形式的支座直接用作調諧質量阻尼器的變形構件，大位移時支座很可能因為變形過大而引發整體失穩。此外，為了保證力學性能，支座的體積往往比較大，需要使用較大的線圈才能提供空間足夠大的磁場，以改變支座的剛度。這樣一來，制造的成本、維護成本、使用成本均較高。

因此，重新設計磁流變彈性體支座智能變剛度調諧質量阻尼器系統，既能在不需要作動器的情況下保證系統的剛度實時、準確的調節，又滿足大變形、低成本、低能耗的使用需求，是十分有必要的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：設計一款磁流變彈性體支座智能變剛度調諧質量阻尼器系統，其剛度能根據結構需要實現可逆、實時、精確的調節。通過合理的裝置設計，能夠使系統制作成本較低，生產過程簡單，使用安全且能耗低，剛度調節范圍大，且對周圍環境影響小。

本發明的技術方案：

一種磁流變彈性體支座智能變剛度調諧質量阻尼器系統，包括調諧質量塊、受力組件、勵磁組件、傳感器和控制器，調諧質量塊安裝在上連接板上；受力組件包括至少4個磁流變彈性體支座、下部導磁連接板和上連接板，磁流變彈性體支座均由鋼板和磁流變彈性體層疊合而成，由橡膠保護層包裹；勵磁組件包括與磁流變彈性體支座數量相同的線圈、鐵芯和隔熱硬絕緣層；線圈安裝在磁流變彈性體支座的上部，通過鐵芯、上連接板和下部導磁連接板與相鄰的線圈形成串聯，每兩個磁流變彈性體支座形成一個閉合的磁路；上部傳感器和下部傳感器分別安裝在上連接板和下部導磁連接板上；控制器通過信號線與傳感器、勵磁組件相連，根據信號改變系統的剪切剛度。

所述的磁流變彈性體支座呈上部小下部大的圓臺形。

根據設計需要增減磁流變彈性體支座的數量，并加裝阻尼裝置。

本發明的有益效果：

其一，一種磁流變彈性體支座智能變剛度調諧質量阻尼器系統，利用磁流變彈性體材料的連續、可逆的變剛度特性，制成磁流變彈性體支座，可以實現剛度的實時、精準的調節；另外，改變剛度無需作動器，系統的耗能小。

其二，一種磁流變彈性體支座智能變剛度調諧質量阻尼器系統，采用圓臺形的磁流變彈性體支座的設計，與圓柱形的支座相比，整體穩定性能大大提升；圓臺形支座上部截面積較小，因此可以采用較小尺寸的線圈和鐵芯，避免了材料的浪費；圓臺形支座的整體剛度主要由剛度較小的支座上部決定，僅調節支座上部剛度即可達到較好的調節效果，因此進一步縮減了線圈的尺寸，在降低制作成本的同時，提升了系統剛度調節范圍。

其三，一種磁流變彈性體支座智能變剛度調諧質量阻尼器系統，將線圈布置在圓臺形支座上部，靠近需要調節的支座剛度最小的部分，磁場利用率較高；此外，線圈、鐵芯等部件具有較大的質量，放置在上部可以作為調諧質量塊進行工作，使線圈同時具備勵磁、減震的功能。

其四，一種磁流變彈性體支座智能變剛度調諧質量阻尼器系統，采用了若干個磁流變彈性體支座，每兩個支座可以通過上連接板和下部導磁連接板形成閉合磁路，從而提高磁場強度，提升調節范圍。

附圖說明

圖1為本發明磁流變彈性體支座智能變剛度調諧質量阻尼器系統實施例的平面布置圖。

圖2為本發明磁流變彈性體支座智能變剛度調諧質量阻尼器系統實施例的A-A剖面示意圖。

圖3為本發明磁流變彈性體支座智能變剛度調諧質量阻尼器系統實施例的支座剖面示意圖。