[實(shí)用新型]一種STF和MRF組合式質(zhì)量調(diào)諧阻尼器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820948345.3
• 申請(qǐng)日: 2018-06-20
• 公開（公告）號(hào): CN208329248U
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂胤儒;魏明海;孫麗;張春巍;朱春陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): E04B1/98
• 分類號(hào): E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 沈陽(yáng)銘揚(yáng)聯(lián)創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 21241
• 代理人: 呂敏

一種STF和MRF組合式質(zhì)量調(diào)諧阻尼器，屬于工程結(jié)構(gòu)減振技術(shù)領(lǐng)域。包括質(zhì)量塊、底部滑道、STF阻尼器和振動(dòng)頻率調(diào)節(jié)裝置，所述底部滑道設(shè)置于兩墻體間，質(zhì)量塊置于底部滑道上，振動(dòng)頻率調(diào)節(jié)裝置為兩個(gè)，分別連接墻體和質(zhì)量塊上，STF阻尼器為兩個(gè)，分置于質(zhì)量塊兩側(cè)，一端分別連接在墻體上，另一端為自由端，在質(zhì)量塊振動(dòng)時(shí)，所述自由端與質(zhì)量塊接觸，并與質(zhì)量塊協(xié)同工作，消耗振動(dòng)能量，所述振動(dòng)頻率調(diào)節(jié)裝置與質(zhì)量塊協(xié)同作用，調(diào)節(jié)質(zhì)量塊振動(dòng)頻率本實(shí)用新型。采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，充分發(fā)揮MRF主動(dòng)調(diào)控質(zhì)量塊振動(dòng)頻率，STF被動(dòng)快速高耗質(zhì)量塊振動(dòng)能量等優(yōu)點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)質(zhì)量調(diào)諧阻尼器頻率范圍和耗能效果有限等問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工程結(jié)構(gòu)減振技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種STF和MRF組合式質(zhì)量調(diào)諧阻尼器。

背景技術(shù)

地震是人類面臨的重大自然災(zāi)害之一，以汶川大地震為例，已確認(rèn)遇難人數(shù)69227人，失蹤17923人，直接經(jīng)濟(jì)損失8452億元人民幣。因此，工程結(jié)構(gòu)減振技術(shù)的研究是對(duì)社會(huì)的發(fā)展具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值的。

在現(xiàn)有土木工程吸能減振裝置中，質(zhì)量調(diào)諧阻尼器(TMD)由于其構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)成本低、易于維護(hù)、不需要外部能源支持等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其良好減振效果也得到了大量工程驗(yàn)證。但是普通的質(zhì)量調(diào)諧阻尼器只在特定的頻率范圍內(nèi)具有減振效果，偏離此頻率范圍則減振效果不佳。

磁流變液體(Magnetorheological Fluid，MRF)是一種性能優(yōu)良的智能材料，在磁場(chǎng)的作用下能夠在瞬間從牛頓流體轉(zhuǎn)變?yōu)榧羟星芰^高的塑性流體，且這種轉(zhuǎn)變連續(xù)可逆。因此，基于MRF制作的阻尼器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、相變快、阻尼力連續(xù)可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛投入實(shí)際應(yīng)用。

相比MRF，剪切增稠流體(Shear thickening fluid，STF)也是一種性能優(yōu)良的智能材料，不同的是STF特性取決于其剪切應(yīng)變率，在承受高應(yīng)變率荷載時(shí)，接觸界面的表面發(fā)生剪切增稠行為，其粘度發(fā)生巨大變化，甚至由液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔啵藭r(shí)，STF的剪切模量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其初始的剪切模量。重要的是，當(dāng)荷載撤銷時(shí)，STF能瞬時(shí)由固相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合啵@種變化是可逆的。因此，基于STF材料特性的阻尼器可快速有效的消耗作用在其上的外界能量。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有質(zhì)量調(diào)諧阻尼器初適用頻率范圍有限、耗能不足等問(wèn)題，為使質(zhì)量調(diào)諧阻尼器工作頻率范圍更廣，阻尼耗能更大，充分利用STF被動(dòng)高耗能和MRF主動(dòng)可調(diào)的特點(diǎn)耗能機(jī)制，本發(fā)明提供一種質(zhì)量塊剛度可變、適用頻率范圍大和適用荷載范圍的STF和MRF組合式質(zhì)量調(diào)諧阻尼器。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明一種STF和MRF組合式質(zhì)量調(diào)諧阻尼器，包括質(zhì)量塊、底部滑道、STF阻尼器和振動(dòng)頻率調(diào)節(jié)裝置，所述底部滑道設(shè)置于兩墻體間，質(zhì)量塊置于底部滑道上，振動(dòng)頻率調(diào)節(jié)裝置為兩個(gè)，分別連接墻體和質(zhì)量塊上，STF阻尼器為兩個(gè)，分置于質(zhì)量塊兩側(cè)，一端分別連接在墻體上，另一端為自由端，在質(zhì)量塊振動(dòng)時(shí)，所述自由端與質(zhì)量塊接觸，并與質(zhì)量塊協(xié)同工作，消耗振動(dòng)能量，所述振動(dòng)頻率調(diào)節(jié)裝置與質(zhì)量塊協(xié)同作用，調(diào)節(jié)質(zhì)量塊振動(dòng)頻率。

進(jìn)一步地，所述振動(dòng)頻率調(diào)節(jié)裝置包括MRF彈簧管和導(dǎo)電線圈，所述MRF彈簧管的管壁外纏有導(dǎo)電線圈，內(nèi)部并填充有MRF，導(dǎo)電線圈連接外部電流調(diào)控器，通過(guò)調(diào)節(jié)導(dǎo)電線圈的電流，生成磁場(chǎng)，使彈簧管內(nèi)MRF發(fā)生磁流變液效應(yīng)而增加質(zhì)量塊剛度，從而使質(zhì)量塊與建筑物主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振。

進(jìn)一步地，所述STF阻尼器由缸體、活塞與活塞桿構(gòu)成，在缸體內(nèi)部空間填充有STF，缸體一端連接在墻體上，另一端為活塞桿，活塞桿一端連接缸體內(nèi)的活塞，帶動(dòng)活塞移動(dòng)，另一端為自由端，與質(zhì)量塊間留有間隔。

進(jìn)一步地，所述活塞桿自由端還連接有接觸塊。

進(jìn)一步地，所述接觸塊與質(zhì)量塊間的間隔a為1-2cm。