[其他]能量吸收器的改進

無效

• 申請號: 85104305
• 申請日: 1985-06-05
• 公開（公告）號: CN85104305A
• 公開（公告）日: 1986-09-03
• 發明（設計）人: 巴克爾
• 申請（專利權）人: 新西蘭發展財務公司
• 主分類號: E04B1/92
• 分類號: E04B1/92
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 曹永來

本發明是關于用于大型結構的能量吸收器，這種能量吸收器是用來減輕外界產生的運動對此類結構的影響的。本申請以美國專利4，499，694中的發明將作為來源發明加以談及。

交變剪切能量吸收裝置利用某些材料的超出彈性極限的交變塑性變形來吸收動能。此種吸收器很典型地被插在建筑物的支撐部件和基礎部件之間，或是在兩個結構支撐部件之間，這樣，可以將吸收材料內的動能的一部分轉化為熱，從而減少外界的力量傳遞給建筑物的運動，如地震或強風。授予羅賓遜的美國專利4，117，637發表于一九七八年十月三日，題目為“交變剪切能量吸收器”，其公開內容在此只作為參考，此項專利用圖形說明了此基礎循環剪切能量吸收裝置的幾種幾何結構。此基礎裝置含有兩個分隔連接部件，典型的是板，每個部件都與一個單獨結構部件連接。此裝置用于建筑業時，使其中的一個連接部件附于一個樁基，而使另一連接部件附于一個支撐柱、梁之類的物體上。安裝在兩個連接部件之間的是一個可交變塑性變形的固體物質，典型的是鉛，鉛能起吸收能量作用。此裝置的某些結構還包括一個附加彈性衰減器結構，此結構圍繞能量吸收物質且在兩個連接部件間有一個彈性縱向支撐，通常是通過一個象三明治形狀的物質，它包括一個彈性材料（如：橡膠）的可換層以及一個剛性材料（如：鋼、鋁或同類物質）。

在應用中，當外界力量導致兩個連接部件作相對的側向運動時，能量吸收固體物質超越它的彈性極限而交變地使一些能量轉化成熱能并且能在此物質處于形變狀態下貯存剩余能量，后者相當于一種傳動力，其趨勢在于將材料回復它原來的機械性能。結果，傳遞到或傳遞過此結構的能量轉化成熱，而不會對建筑物有損害。因而，和該吸收器聯結在一起的結構比那些依賴結構部件的延性性能分散能量的結構（它將被強烈地震損壞且很難修復或取代）以及使用橡膠減震器的結構（此結構象彈簧那樣工作并且只分散很少量的外部傳遞來的能量）安全得多。

在許多應用中發現上述類型能量吸收器功能很好，而在某些應用中，能量吸收物質的過早退化出現在幅度小的擺動被看到后。

這是由于缺乏對吸收物質的限制，此物質可在與強制形變的方向上隨意伸長，從而，降低它作為一個能量吸收器的作用。即使是在那些其能量吸收鉛核被一個其有三明治結構的彈性支撐衰減器圍繞的實例里，限制的程度也是依懶于縱向載荷的大小、彈性材料的硬度以及彈性材料單獨層的厚度。特別是，如果縱向載荷小于支撐臺的額定載荷的0.4倍，而這時對50-55之間的彈性材料硬度指標和厚度為半英寸的彈性層的剪切變形是0.5，鉛核心性能就可能退化。

本發明的目的是提供一個改進的交變剪切能量吸收器，在此裝置里，性能的退化實際上降低了，或者說，至少給公眾提供了一個有益的選擇。

本發明包含一個改進的交變剪切能量吸收器，它在已知能量吸收器基礎上具有一個更長的使用壽命，它具有原裝置的能量吸收的優點。

在最廣闊的范圍里，本發明包含一個交變剪切能量吸收器用以吸收由于兩個部件間的運動所產生的能量。能量吸收器包括適合于與第一和第二部件連接的第一和第二連接裝置，如支承建筑物的支撐柱、連接在第一和第二連接器之間的塑性交變可變形能量吸收裝置，以及一個位于能量吸收裝置周圍，即在第一和第二個連接裝置之間區域的限制器。該限制器具有一個撓性墻面以在兩個部件間產生運動時限制能量吸收裝置，而同時又允許能量吸收裝置以可取的方式產生形變。該撓性墻面具有彈性以吸收縱向分力。同時，仍然限制能量吸收裝置。在本發明一個較好的實施例中，限制器包括一個基本上螺旋式圍繞在能量吸收裝置外部表面的扁平部件和由單獨繞組層提供的撓性墻面。這一繞組層至少有一部分是由彈性材料使之與毗鄰的料層分開的。

在另一個較好的實施例中，限制器包括一系列基本上圍繞在能量吸收裝置外部表面的扁平部件，此扁平部件至少有一部分是由彈性材料使之與毗鄰部件分隔開。

限制器最好由裝配在第一和第二連接裝置之間的一個彈性支撐來環繞。該彈性支撐最好能夠包括一個彈性材料的，如橡膠的交替料層，和一個堅固材料，如鋼、鋁或玻璃鋼。在較好的幾何結構里，能量吸收裝置包括一個位于第一和第二連接裝置的端面之間的圓柱形核心。限制器是一個螺旋式環繞的扁平螺旋管。彈性支撐包括橡膠和鋼的矩形或四方形的料層，它具有一個通過中心的圓柱形開孔，以接收限制器和該核心。

本發明的制作是這樣進行的：組裝彈性支撐，最好在一個導向夾具協助下插入限制器，如一個具有與限制器所需的內直徑相等的直徑的心軸以及在限制器內放置能量吸收核，其方式為用壓力將核心裝入限制器的空心內部或者把核心鑄入限制器內部。