[發(fā)明專利]基于形狀記憶合金材料的變剛度自復(fù)位阻尼器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210400306.0
• 申請(qǐng)日: 2022-04-16
• 公開（公告）號(hào): CN114645582B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董慧慧;楊智樂;杜修力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E04B1/98
• 分類號(hào): E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 北京大地智谷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11957
• 代理人: 武麗華

本發(fā)明涉及一種基于形狀記憶合金材料的變剛度自復(fù)位阻尼器，屬于結(jié)構(gòu)振動(dòng)與控制領(lǐng)域。包括左連接板、開槽長方體、限位滑塊、傳動(dòng)桿a、SMA絲束、右連接桿以及各種檔桿。所述的變剛度自復(fù)位阻尼器，無論受拉還是受壓，SMA絲束均處于拉伸狀態(tài)，材料利用效率高；SMA絲束的左端和右端由于擋桿的約束呈等腰三角形變形狀態(tài)，阻尼器的軸力放大系數(shù)為(為SMA絲束的直接受力段與阻尼器軸向的夾角)，夾角隨著阻尼器軸向變形增加而減小，阻尼器的軸力放大系數(shù)增加，從而實(shí)現(xiàn)自復(fù)位阻尼器變剛度效果。通過調(diào)整兩個(gè)在阻尼器軸向垂直方向的檔桿的距離，可以靈活調(diào)節(jié)自復(fù)位阻尼器的剛度；阻尼器為裝配式結(jié)構(gòu)，容易安裝和維修，有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種阻尼器，特別是一種基于形狀記憶合金材料的變剛度自復(fù)位阻尼器，屬于結(jié)構(gòu)振動(dòng)與控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

形狀記憶合金（SMA）是一種新型功能材料，因其良好的耗能特性和超彈性特性在結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。形狀記憶合金與其他功能材料通過不同的構(gòu)造方式可以實(shí)現(xiàn)不同的抗震效果，例如，將形狀記憶合金與碟簧、彈簧等材料組合，可以制造出自復(fù)位能力更強(qiáng)的阻尼器；將形狀記憶合金與摩擦材料、金屬支撐等耗能材料組合，可以制造出耗能能力更強(qiáng)的阻尼器。此外，將形狀記憶合金通過特殊的機(jī)械構(gòu)造方式可以突破絲材只能單向受拉的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)阻尼器軸向拉壓均使用同一組SMA絲材的高效阻尼器。

現(xiàn)有的SMA阻尼器多采用形狀記憶合金絲束軸向直接受力的構(gòu)造方式，阻尼器的剛度為記憶合金絲束的軸向剛度與其他材料剛度的線性疊加，直接依賴于SMA材料的原始軸向剛度，因此，將形狀記憶合金與其他材料組合或者特殊構(gòu)造方式設(shè)計(jì)的阻尼器的軸向剛度不能突破形狀記憶合金的軸向剛度限制，這意味著，現(xiàn)有的形狀記憶合金阻尼器的使用場景是受限的，對(duì)實(shí)現(xiàn)變剛度的特殊功能能力不足，不能滿足更復(fù)雜的抗震需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有的形狀記憶合金阻尼器直接依賴于SMA材料的原始軸向剛度，造成的使用場景受限的問題，通過特殊的構(gòu)造形式改變SMA絲束的軸向直接受力方式，提出了一種基于形狀記憶合金材料的變剛度自復(fù)位阻尼器，其結(jié)構(gòu)簡單、維修方便。

為解決上述問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種基于形狀記憶合金材料的變剛度自復(fù)位阻尼器，所述的變剛度自復(fù)位阻尼器包括開槽長方體、限位滑塊、檔桿a、檔桿b、限位檔桿、傳動(dòng)桿a、SMA絲束、檔桿c、檔桿d以及右連接桿；

所述開槽長方體側(cè)面設(shè)置有水平通槽，中央設(shè)置有豎直通槽；

所述開槽長方體右端插入有右連接桿，所述右連接桿伸入水平通槽和豎直通槽十字交叉位置處，且右連接桿的左端還焊接有檔桿d；此外，所述開槽長方體內(nèi)的水平通槽和豎直通槽十字交叉位置處還設(shè)置有傳動(dòng)桿a，所述傳動(dòng)桿a與右連接桿位于同一軸線上，且所述傳動(dòng)桿a的左右兩端分別焊接有檔桿b和檔桿c；同時(shí)，檔桿b的左側(cè)還設(shè)置有檔桿a；所述檔桿a、檔桿b、檔桿c、檔桿d分別豎向設(shè)置在所述豎直通槽內(nèi)，且檔桿a和檔桿b的端部被同時(shí)焊接在一限位滑塊上，且檔桿c和檔桿d的端部被同時(shí)焊接在另一限位滑塊上；限位滑塊設(shè)置在開槽長方體外表面，可與所述開槽長方體發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)；

所述限位檔桿對(duì)稱布置在傳動(dòng)桿a兩側(cè)的水平通槽內(nèi)；所述水平通槽還設(shè)置有SMA絲束，所述SMA絲束圍繞四個(gè)限位檔桿布置在開槽長方體內(nèi)，并穿過檔桿a和檔桿b之間的空隙以及檔桿c和檔桿d之間的空隙。

進(jìn)一步地，所述檔桿a和檔桿b、檔桿c和檔桿d之間的空隙等于SMA絲束的直徑。

進(jìn)一步地，所述SMA絲束與檔桿a、檔桿b、限位檔桿、檔桿c和檔桿d之間，以及開槽長方體與限位滑塊、檔桿a、檔桿b、檔桿c、檔桿d和右連接桿之間均應(yīng)涂抹潤滑油，減小摩擦阻力。

進(jìn)一步地，所述變剛度自復(fù)位阻尼器還包括左連接板，所述左連接板和右連接桿與結(jié)構(gòu)之間通過鉸接方式連接，保證自復(fù)位阻尼器軸向受力。