[發(fā)明專利]一種多耗能方式相結(jié)合的空間阻尼器

在審

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• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN107143052A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范書立;宋鋼兵;霍林生
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E04B1/98
• 分類號(hào): E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心21200
• 代理人: 溫福雪,侯明遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土木工程振動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多耗能方式相結(jié)合的空間阻尼器。

背景技術(shù)

利用阻尼來吸能減震，最初應(yīng)用于航天航空，軍工，槍炮，汽車等行業(yè)中。從20世紀(jì)70年代后，國外開始逐步地把這些技術(shù)轉(zhuǎn)用到建筑、橋梁、鐵路等工程中，其發(fā)展十分迅速。到20世紀(jì)末，全世界已有近100多個(gè)結(jié)構(gòu)工程運(yùn)用了阻尼器來吸能減震。采用阻尼器減震是一種被動(dòng)控制系統(tǒng)，是通過增加結(jié)構(gòu)阻尼、耗散振動(dòng)能量來減小結(jié)構(gòu)響應(yīng)。由于其裝置簡單、材料經(jīng)濟(jì)、減振效果好等特點(diǎn)，在實(shí)際結(jié)構(gòu)控制中具有廣泛的應(yīng)用前景。阻尼器種類繁多，我國現(xiàn)行抗規(guī)將其分為位移相關(guān)型和速度相關(guān)型。位移相關(guān)型阻尼器的耗能與其自身變形和相對滑動(dòng)位移有關(guān)，常用的有金屬阻尼器和摩擦阻尼器。速度相關(guān)型阻尼器的阻尼特性與加載頻率有關(guān)，常用的有粘滯阻尼器和粘彈性阻尼器。

本發(fā)明是在已有的普通粘彈性阻尼器基礎(chǔ)上，主要考慮傳統(tǒng)阻尼器大多只在單軸方向上起作用，并且使用的耗能方式單一的問題，提出了一種多種耗能方式結(jié)合并且能在各個(gè)方向上都很好起到耗能減震的空間阻尼器，實(shí)現(xiàn)了提升阻尼器耗能能力的同時(shí)應(yīng)用到空間各個(gè)方向上的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種多種耗能方式相結(jié)合，在各個(gè)方向上都能起到良好控制作用的空間阻尼器，實(shí)現(xiàn)了提高單個(gè)阻尼器的耗能上限，改善原本阻尼器只能在單一方向上起主要作用的不足的功能。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種多耗能方式結(jié)合的空間阻尼器，包括外部殼體1、球形質(zhì)量振子2、彈簧3、剛性桿4和粘性材料層5；

兩外部殼體1相對布置，其相對側(cè)為球形空腔，球形空腔內(nèi)表面涂覆有粘性材料層5；球形質(zhì)量振子2位于兩外部殼體1間形成的球形空腔內(nèi)，通過其上的彈簧3實(shí)現(xiàn)連接；多個(gè)剛性桿4固定在球形質(zhì)量振子2上，均與球面垂直，保證剛性桿4的頂端和粘性材料層5存在距離，該距離通過剛性桿4的長度調(diào)節(jié)。當(dāng)所附屬的主結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)時(shí)，彈簧3帶動(dòng)球形質(zhì)量振子2產(chǎn)生振動(dòng)，剛性桿4頂端與粘性材料層5產(chǎn)生碰撞，粘性材料層5吸收振動(dòng)能量。

所述的球形質(zhì)量振子2的質(zhì)量根據(jù)安放處主結(jié)構(gòu)的頻率和荷載的振動(dòng)頻率來確定。

所述的彈簧3的剛度根據(jù)安放處主結(jié)構(gòu)的頻率和荷載的振動(dòng)頻率以及不同方向減振的要求來確定。

所述的剛性桿4的長度根據(jù)安放處主結(jié)構(gòu)不同方向減振的要求來確定。

當(dāng)阻尼器所附屬的主結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)時(shí)，通過彈簧3與外部殼體1連接的球形質(zhì)量振子2也產(chǎn)生振動(dòng)，與彈簧3形成了調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，抵消部分外部激勵(lì)引起的主結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)。同時(shí)球形質(zhì)量振子2的振動(dòng)會(huì)使剛性桿4頂端與粘性材料層5產(chǎn)生碰撞，通過碰撞消耗一部分振動(dòng)能量，粘性材料層5吸收一部分振動(dòng)能量。球形質(zhì)量振子2通過在各個(gè)方向的彈簧3與外部殼體1的球形空腔內(nèi)壁相連，在球形質(zhì)量振子2各個(gè)方向上布置剛性桿4，所以球形質(zhì)量振子2在空間各個(gè)方向上都能振動(dòng)并與粘性材料層5產(chǎn)生碰撞。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的阻尼器對結(jié)構(gòu)任意方向上的振動(dòng)都能達(dá)到良好的耗能減振效果。通過調(diào)節(jié)各個(gè)方向彈簧的剛度、剛性桿的長度可以實(shí)現(xiàn)在不同方向產(chǎn)生不同減震效果的功能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組合示意圖。

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)內(nèi)部截面圖。

圖中：1外部殼體；2球形質(zhì)量振子；3彈簧；4剛性桿；5粘性材料層。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和技術(shù)方案，進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

一種多耗能方式結(jié)合的空間阻尼器，包括外部殼體1、球形質(zhì)量振子2、彈簧3、剛性桿4和粘性材料層5；

兩外部殼體1相對布置，其相對側(cè)為球形空腔，球形空腔內(nèi)表面涂覆有粘性材料層5；球形質(zhì)量振子2位于兩外部殼體1間形成的球形空腔內(nèi)，通過其上的彈簧3實(shí)現(xiàn)連接；多個(gè)剛性桿4固定在球形質(zhì)量振子2上，均與球面垂直，保證剛性桿4的頂端和粘性材料層5存在距離，該距離通過剛性桿4的長度調(diào)節(jié)。當(dāng)所附屬的主結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)時(shí)，彈簧3帶動(dòng)球形質(zhì)量振子2產(chǎn)生振動(dòng)，剛性桿4頂端與粘性材料層5產(chǎn)生碰撞，粘性材料層5吸收振動(dòng)能量。

所述的球形質(zhì)量振子2的質(zhì)量根據(jù)安放處主結(jié)構(gòu)的頻率和荷載的振動(dòng)頻率來確定。

所述的彈簧3的剛度根據(jù)安放處主結(jié)構(gòu)的頻率和荷載的振動(dòng)頻率以及不同方向減振的要求來確定。

所述的剛性桿4的長度根據(jù)安放處主結(jié)構(gòu)不同方向減振的要求來確定。

當(dāng)阻尼器所附屬的主結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)時(shí)，通過彈簧3與外部殼體1連接的球形質(zhì)量振子2也產(chǎn)生振動(dòng)，與彈簧3形成了調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，抵消部分外部激勵(lì)引起的主結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)。同時(shí)球形質(zhì)量振子2的振動(dòng)會(huì)使剛性桿4頂端與粘性材料層5產(chǎn)生碰撞，通過碰撞消耗一部分振動(dòng)能量，粘性材料層5吸收一部分振動(dòng)能量。球形質(zhì)量振子2通過在各個(gè)方向的彈簧3與外部殼體1的球形空腔內(nèi)壁相連，在球形質(zhì)量振子2各個(gè)方向上布置剛性桿4，所以球形質(zhì)量振子2在空間各個(gè)方向上都能振動(dòng)并與粘性材料層5產(chǎn)生碰撞。