[發明專利]一種高阻尼橡膠圓柱體分段式外纏形狀記憶合金絲的阻尼器

有效

• 申請號: 201611201874.9
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106869010B
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 潘盛山;田凱論;譚巖斌;崔瑤;王騫;王帥;邱文亮;黃才良;張哲
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: E01D19/00
• 分類號: E01D19/00;E04H9/02
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

一種高阻尼橡膠圓柱體分段式外纏形狀記憶合金絲的阻尼器，屬于工程結構減震控制領域。高阻尼橡膠與形狀記憶合金絲均為高彈性、高阻尼材料，兩者組合可滿足不同強度地震的耗能需求。形狀記憶合金絲的高彈性可顯著提高純橡膠體的軸向承載能力，兩種高彈性材料組合使阻尼器具有較好的恢復力。形狀記憶合金絲分段式纏繞在高阻尼橡膠圓柱體上，通過調整高阻尼橡膠圓柱體的截面積與長度，形狀記憶合金絲的直徑、纏繞段數量、纏繞段寬度及纏繞段間距來調整阻尼器的軸向剛度，滿足不同位置的阻尼器的軸向剛度需求。安裝簡單，基本不需要其它連接件，可用于新建結構及舊結構的加固工程中，應用于工程結構的減震控制領域。

技術領域

本發明屬于工程結構減震控制領域，涉及到一種減震控制裝置，特別是對工程結構在地震作用下的結構震動響應起到抑制作用的一種高阻尼橡膠圓柱體分段式外纏SMA絲的阻尼器。

背景技術

高阻尼橡膠材料是一種性能優良的耗能減震材料，利用其超彈性和高阻尼性能可以制作高阻尼橡膠阻尼器，用于結構振動控制，是工程中常用的一種耗能減震裝置，如純高阻尼橡膠減震器、疊層橡膠減震器等。但純高阻尼橡膠減震器剛度小，受壓后變形太大；而疊層橡膠減震器剛度太大，受壓后變形太小，耗能效果不顯著。因而，此類減震裝置在工程應用中有諸多條件限制。形狀記憶合金作為一種新型功能材料，具有形狀記憶效應、超彈性、高阻尼以及良好的耐腐蝕、耐疲勞等特點，在工程結構減震耗能方面具有明顯優勢。因而，合理利用兩種材料可以更好的實現工程結構的減震控制。

發明內容

本發明的目的是提供一種阻尼器，這種阻尼器具有減隔震效果明顯、性價比高、制作簡單、易于安裝與更換，推廣度較高且適宜批量生產等特點，同時還可以依照設計者的想法在指定位置進行安裝。

本發明的技術方案：

一種高阻尼橡膠圓柱體分段式外纏形狀記憶合金絲的阻尼器，包括連接鋼板1、連接螺栓2、膠結層3、高阻尼橡膠圓柱體4、形狀記憶合金絲5和錨固裝置6；

連接鋼板1為圓柱體，預留螺栓孔7，一側通過膠結層3與高阻尼橡膠圓柱體4固結，另一側通過連接螺栓2或膠安裝在相應位置上，如橋梁墩臺或擋塊；

所述的高阻尼橡膠圓柱體4側面帶有多個凹槽，其一端通過膠結層3與連接鋼板1固結，另一端自由；

在高阻尼橡膠圓柱體4的凹槽內纏繞形狀記憶合金絲5，每個凹槽內用一根形狀記憶合金絲5，形狀記憶合金絲5的兩端用錨固裝置6固定，高阻尼橡膠圓柱體4的長度L、直徑D，形狀記憶合金絲5的直徑、纏繞段數量n、纏繞段寬度b及纏繞段間距c可以調整阻尼器的軸向剛度，滿足不同位置的阻尼器的軸向剛度需求；

錨固裝置6將形狀記憶合金絲5兩端固定，形狀記憶合金絲5兩端放入U型螺栓10內部，將擠壓板9安裝在U型螺栓上，通過螺母8提供擠壓力，使形狀記憶合金絲5兩端錨固。

本發明的工作過程是：分段式纏繞形狀記憶合金絲的高阻尼橡膠圓柱體與連接鋼板連接。在軸向壓力作用下，高阻尼橡膠圓柱體產生壓縮變形。高阻尼橡膠圓柱體的側向膨脹使所纏繞的形狀記憶合金絲伸長，從而把高阻尼橡膠圓柱體的變形與形狀記憶合金絲的變形聯系起來。在往復的加載卸載過程中，兩種材料反復伸縮，利用兩種材料的高阻尼與超彈性性能實現耗能減震。另一方面，形狀記憶合金的超彈性約束高阻尼橡膠圓柱體的側向膨脹，減少其軸向變形，從而提高了高阻尼橡膠圓柱體的軸向剛度。

本發明具有耗能性能穩定、剛度可調、結構簡單的特點。在本發明中應用高阻尼橡膠與形狀記憶合金的組合，耗能效果顯著；安裝簡單，不需要大量的連接件；本發明中高阻尼橡膠圓柱體上分段式外纏SMA絲，可以實現一部分的自復位效果；采用SMA絲外纏的方式，利用形狀記憶合金絲的耐腐蝕、耐疲勞的特性，阻尼器可裸露在大氣環境中使用，易于實時監測阻尼器的工作狀態；通過調整高阻尼橡膠圓柱體的截面積與長度，形狀記憶合金絲的直徑、纏繞段數量、纏繞段寬度及纏繞段間距來調整阻尼器的豎向剛度，可以滿足不同位置的阻尼器的軸向剛度需求。