[發明專利]一種阻尼可調的磁流變阻尼器能量阱裝置

在審

• 申請號: 202010380462.6
• 申請日: 2020-05-08
• 公開（公告）號: CN111395846A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 萬水;符俊冬;申紀偉;周鵬;王瀟;年玉澤;李夏元
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E04H9/02
• 分類號: E04H9/02;E04B1/98
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明涉及一種帶有磁流變阻尼器的非線性能量阱裝置，該裝置包括與主結構相連的基底承臺板(1)，在基底承臺板(1)上設有兩條平行的直線導軌(2)，在直線導軌(2)上設置托板(6)，在托板(6)與直線導軌(2)之間設有直線軸承(3)，將振子(7)安裝在托板(6)上；在振子(7)兩側與直線導軌(2)相垂直的水平方向對稱布置帶有導向管(8)的拉壓彈簧(9)；磁流變阻尼器(10)在平行于直線導軌(2)的方向與振子(7)用銷軸(11)相連，拉壓彈簧(9)與磁流變阻尼器(10)的另一端均與固定擋板(4)相連。該結構與傳統的減震裝置相比，這種結構具有質量輕、減震頻率寬、魯棒性更好以及耗能效果好等優點。

技術領域

本發明涉及一種減振耗能裝置，特別是涉及一種阻尼可調的磁流變阻尼器能量阱裝置。

背景技術

在土木工程領域中，如何有效地避免因振動過大而導致結構物的破壞，這已經成為一個比較重要的課題。為了避免結構物能夠有效避免振動帶來的破壞，工程結構中已經廣泛使用諸如調質阻尼器(TMD)、調液阻尼器(TLD)等一系列以被動控制為主的吸振耗能裝置。這類裝置對于結構低階振型的吸振耗能具有較好的作用，不過對于高階振型的振動而言，將不能很好地發揮作用，具有一定的局限性。非線性能量阱(NES)作為一種吸振、減振、耗能裝置，相對于傳統的被動控制系統而言，其抑振頻帶寬，吸振效果好，耗能效率高，并且質量僅占到主結構的5％～10％，對結構物的承載能力影響很小，是一種優異的吸振耗能裝置。

現有的非線性能量阱裝置(NES)，其主要結構是由彈簧、振子以及阻尼器構成。如今，軌道型非線性能量阱裝置、摩擦型非線性能量阱裝置以及碰撞型能量阱裝置的減振實驗以及理論有了較全面的研究，然而這些非線性能量阱裝置(NES)均為被動控制，不能根據外部擾動的特點以及結構自身的振動特性的變化做出及時調整，存在一定的局限性。故本發明將阻尼可調的磁流變阻尼器代替已有的摩擦型阻尼或者碰撞型阻尼，只需很少的能量改變非線性能量阱裝置(NES)中磁流變阻尼器的阻尼特性，可以控制系統的動力學特性，實現對結構最優響應的狀態追蹤，做到半主動控制。

本發明是一種最具前景的結構振動控制裝置，將在土木工程領域抗震方面具有廣泛應用的前景。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種帶有磁流變阻尼器的非線性能量阱裝置。將磁流變阻尼器引入到非線性能量阱裝置中，可以根據結構對外部擾動的響應實時改變磁流變阻尼器的阻尼特性，對結構的振動做出最優的響應狀態追蹤。可以作為半主動控制廣泛應用在土木工程領域吸振、減振中。

技術方案：本發明的一種帶有磁流變阻尼器的非線性能量阱裝置包括與主結構相連的基底承臺板，在基底承臺板上設有兩條平行的直線導軌，在直線導軌上設置托板，在托板與直線導軌之間設有直線軸承，在托板上設置支承振子；在振子兩側與直線導軌相垂直的水平方向對稱布置帶有導向管的拉壓彈簧，在振子的另兩側垂直于拉壓彈簧的水平方向連接磁流變阻尼器，拉壓彈簧與磁流變阻尼器的另一端均與固定擋板相連。

所述固定擋板上設有橡膠板。

所述的質量可調振子，根據主結構的特性調整調節振子與主結構的質量比，使得能量阱裝置具有最佳的減振性能。

所述的拉壓彈簧，調節拉壓彈簧剛度，使得立方剛度非線性能量阱NES具有最優靶能量傳遞。

所述的磁流變阻尼器，根據不同的主結構的特性，改變磁流變阻尼器的特性以使得立方剛度非線性能量阱NES具有最佳的耗能效果。

所述的用于支承振子托板的直線軸承與直線導軌之間為滾動摩擦。

所述的帶有導向管的拉壓彈簧為初始原長即振子、彈簧以及擋板在一條直線時，則為立方剛度非線性能量阱NES；當調節與拉壓彈簧相連的固定擋板的位置使得彈簧處于受壓狀態，即當拉壓彈簧處于原長狀態時，振子、彈簧以及擋板不在一條直線時，則形成負剛度非線性能量阱裝置BNES。