[發明專利]磁性形狀記憶合金智能自復位約束屈曲支撐

在審

• 申請號: 201910183942.0
• 申請日: 2019-03-12
• 公開（公告）號: CN109972892A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 陳鑫;劉濤;唐柏鑒;還毅;周廣東;孫勇
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: E04H9/02
• 分類號: E04H9/02;E04B1/98
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發明公開了一種磁性形狀記憶合金智能自復位約束屈曲支撐，所述約束屈曲支撐包括連接件、端封板、缸筒、約束盒、核心金屬和控制單元，連接件連接主結構，缸筒內沿軸線設置連接板和核心金屬，核心金屬兩側設置多個約束盒，缸筒內兩端對稱設置多個控制單元，并通過限位板與連接件和核心金屬相連，缸筒兩端用端封板封閉，控制單元包括導桿、單元盒體、線圈、永磁體和磁性形狀記憶合金塊。主結構的振動引發連接件的相對變形，從而使核心金屬變形耗能，并通過控制單元使屈曲支撐具有自復位和智能控制的功能。本發明具有構造簡單、裝配方便、阻尼耗能強、可恢復變形、多種工作狀態等優點。

技術領域

本發明是一種用于土木建筑結構動力災害防護領域的智能控制裝置，屬于土木工程結構耗能減振控制裝置的技術領域。

背景技術

長期以來，地震、風、波浪等動力災害一直威脅著對工程結構的安全，如何通過合理設計和應用各項技術提高工程結構的安全性始終是行業內關注的重點領域。結構振動控制技術自提出以來，一直備受結構工程師的關注，經過幾十年的發展，各項理論、技術和方法日漸成熟，逐漸廣泛應用于土木建筑結構的地震、風等動力災害的防護。其基本原理是通過在結構中合理設置各類減振裝置，改變結構剛度、阻尼甚至質量，從而有效降低結構的動力響應，保護結構免受損傷乃是倒塌。金屬阻尼器是較早研發也是較多應用的減振裝置之一，兼具承載和耗能能力，在剛度和阻尼兩方面均能夠對主體結構有所貢獻。

約束屈曲支撐（Bulking Restrained Braces, BRB）是一類典型的金屬阻尼器，主要由核心耗能件、外約束件及無粘結填充料組成，主要通過核心耗能件在壓縮和拉伸時的金屬屈服滯回耗能。自提出以來，一直廣受認可，各類新型構造設計層出不窮，已公開的如：平行耗能軟鋼板約束型防屈曲支撐及其制作方法(CN101984194A)、纖維增強復合材料約束防屈曲耗能鋼支撐(CN201459947U)、一種桁架約束型防屈曲支撐(CN104499596A)、鉛-約束屈曲支撐復合耗能器及制作方法(CN100558998C)等。這些約束屈曲支撐主要從核心耗能件、約束方式、材料等方面進行改造。

近年來，得益于高性能材料和智能計算的發展，智能材料和控制逐漸成為結構振動控制領域發展的重要方向之一。磁性形狀記憶合金(Magnetic Shape Memory Alloy，簡寫為MSMA)作為一種重要的智能材料，不僅具有馬氏體相變引起的形狀記憶效應和超彈性，而且具有馬氏體變體重定向引起的磁致形狀記憶效應和超彈性。在機械、傳感等領域已經有了較多的裝置研發，并逐漸在土木建筑振動控制領域有了一些裝置研究，如擠壓型自復位磁性形狀記憶合金阻尼器(CN105735506B)、一種拉壓型磁性形狀記憶合金多模式智能阻尼器(CN105735507B)、磁控形狀記憶合金的建筑物防震系統及其感應控制方法(CN103382743A)等。由于目前磁性形狀記憶合金本身材料加工性能和成本的限制，直接用于土木建筑結構減振裝置開發時，裝置噸位較小，復合其他阻尼器特性共同開發新型多功能減振裝置成為重要研發方向之一。

本發明結合約束屈曲支撐和磁性形狀記憶合金的特點，提出一種具有較好自復位能力和可智能調控耗能屈服平臺的智能自復位約束屈曲支撐。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用磁性形狀記憶合金動態改變約束屈曲支撐金屬耗能特性，并能夠自動復位的智能金屬阻尼器，用于土木建筑結構動力災害下的耗能減振。本發明利用金屬滯回特性提供主要耗能能力，借助磁性形狀記憶合金改變阻尼器的金屬屈服滯回參數，并在振后復位阻尼器初始變形。相較于一般約束屈曲支撐，滯回耗能參數可調，且能自動復位。為了實現上述目的，本發明提供以下技術方案：