CN101070715B - 耗能-复位形状记忆合金阻尼器 - Google Patents
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Abstract
耗能——复位形状记忆合金阻尼器是一种用于土木建筑和机械工程技术领域的减振控制装置。外钢板固定在导向杆上，与连接杆一起构成固定框架；内钢板固定在变截面拉杆上，之间有套筒限位，组成滑动框架。复位形状记忆合金丝分别连接两侧内、外钢板；耗能形状记忆合金通过调节螺杆及调节螺母施加预应变至其超弹性平台中点，一对连接左外钢板和右内钢板，另一对连接右外钢板和左内钢板。滑动框架的运动，带动一侧复位丝伸长，另一侧屈曲，以提供较大变形恢复能力；同时，两对耗能丝交替拉伸与回缩，提供较大能量消耗和稳定阻尼力。本发明效果和益处是同时具有良好的耗能减振及复位功能，可减小结构或构件振动及强振后残余变形，且构造简单、易于安装。
Description
技术领域
本发明属于土木建筑和机械工程技术领域，涉及一种减振控制装置，尤其是同时具有振动耗能及复位功能的阻尼器。
背景技术
形状记忆合金是一种兼有感知和驱动能力的新型功能材料，具有特殊的形状记忆效应和超弹效应。由形状记忆合金制成的阻尼器与其他材料阻尼器相比，具有可恢复变形大、阻尼能力强以及耐久性、抗腐蚀、抗疲劳性好、维护费用低等优点。
在结构应用中，对阻尼器性能优良的评价主要体现在两个方面：一是结构或构件在动荷载作用下振动的减小；二是结构或构件在强振后残余变形的减小。目前已有一些利用形状记忆合金的超弹性开发的阻尼器，根据其功能主要分为两类：一类是耗能型阻尼器，提供了饱满的滞回曲线，能消耗大量振动能量，但卸荷后残余变形大；另一类是复位型阻尼器，其滞回曲线狭长，耗能能力弱，但卸荷后能恢复初始状态。将形状记忆合金的耗能及复位功能结合起来，开发性能优良、结构简单的超弹性形状记忆合金阻尼器，实现结构被动控制，具有重要的实用价值。
发明内容
为了减小结构振动及强振后的残余变形，本发明提供一种耗能——复位形状记忆合金阻尼器，该阻尼器同时具有良好的耗能减振及复位功能，且构造简单、易于安装。
本发明采用的技术方案是：耗能——复位形状记忆合金阻尼器，由超弹性形状记忆合金丝、左右外钢板、左右内钢板、导向杆、拉杆、套筒、连接杆、调节螺杆、调节螺母、锁紧螺母和夹具组成。外钢板固定在导向杆上，与连接杆一起构成固定框架；内钢板固定在变截面拉杆上，之间有套筒限位，组成滑动框架。拉杆穿过一侧的外钢板，故可以发生两个框架间的相对移动。阻尼器通过拉杆和连接杆末端与结构销栓连接。
耗能——复位阻尼器中形状记忆合金丝按功能分为复位丝和耗能丝。复位丝分别固定在两侧的内、外钢板上，且对称布置；当滑动框架相对固定框架运动时，与运动方向相反一侧的复位丝伸长，而与运动方向相同一侧的复位丝屈曲退出工作，从而提供了良好的大变形恢复能力。耗能丝通过调节螺杆和调节螺母施加预应变至其超弹性平台的中点，一对耗能丝连接左外钢板和右内钢板，另一对耗能丝连接右外钢板和左内钢板；工作时滑动框架牵引着两对耗能丝交替进行拉伸与回缩变化，形成饱满的滞回曲线，提供稳定的阻尼力，消耗大量振动能量。复位丝和耗能丝各自发挥作用，使阻尼器同时具有良好的耗能减振及复位功能。
本发明的效果和益处是：耗能——复位形状记忆合金阻尼器，同时具有良好的耗能减振及复位功能，用于土木及机械工程技术领域的被动控制中，可以减小结构或构件的振动及强振后的残余变形。该阻尼器构造简单，易于安装，且具有良好的抗腐蚀和抗疲劳性，维护费用低。
附图说明
图1是耗能——复位形状记忆合金阻尼器的结构纵剖面构造示意图。
图2是图1中右外钢板的右视图。
图3是图2的I-I剖面图。
图4是图1中左外钢板的左视图。
图5是图4的II-II剖面图。
图6是图1中右内钢板(左内钢板)的右视图(左视图)。
图7是图6的III-III剖面图。
图8是图1中拉杆的主视图。
图9是图1中套筒的主视图。
图10是图9的IV-IV剖面图。
图中：1.左外钢板，2.左内钢板，3.右内钢板，4.右外钢板，5.调节螺母，6.拉杆，7.调节螺杆，8.导向杆，9.套筒，10.夹具，11.锁紧螺母，12.复位形状记忆合金丝，13.连接杆，14.耗能形状记忆合金丝，15.导向杆孔，16.外钢板的耗能丝孔，17.外钢板的复位丝孔，18.外钢板的拉杆孔，19.连接杆孔，20.内钢板的耗能丝孔，21.内钢板的复位丝孔，22.内钢板的拉杆孔，23.挡圈槽。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
图1中，中心线上、下分别示意了阻尼器的中心轴对称结构，其中导向杆8和耗能形状记忆合金丝14的布置与相应钢板的孔位对应。安装过程由内及外进行，具体实施步骤如下：
步骤1
根据振动控制的要求，确定该阻尼器各组成部件的材性、尺寸及数量。
步骤2
左内钢板2和右内钢板3穿套于导向杆8，并固定在拉杆6上组成滑动框架，其间设有套筒9以限位。左外钢板1和右外钢板4螺栓固定于导向杆8上组成固定框架，连接杆13与左外钢板1螺栓连接。拉杆6穿过右外钢板4。调节滑动框架与固定框架同轴，且左外钢板1与左内钢板2的间距等于右外钢板4与右内钢板3的间距。在拉杆6的挡圈槽23处设挡圈以确保结构初始的平衡位置。
步骤3
安装复位形状记忆合金丝12。左侧四组复位丝12连接左外钢板1(对应复位丝孔17)和左内钢板2(对应复位丝孔21)，右侧四组复位丝12连接右外钢板4(对应复位丝孔17)和右内钢板3(对应复位丝孔21)。复位丝12张紧用夹具10固定。
步骤4
安装耗能形状记忆合金丝14。左侧两组耗能丝14穿过左外钢板1(对应耗能丝孔16)和左、右内钢板2、3(对应耗能丝孔20)；右侧两组耗能丝14穿过右外钢板4(对应耗能丝孔16)和右、左内钢板3、2(对应耗能丝孔20)。调节螺杆7和调节螺母5施加预应变于耗能丝14至其超弹性平台的中点，并用锁紧螺母11锁紧。夹具10固定耗能丝14于相应的钢板及调节螺杆的放大端部。
步骤5
阻尼器工作时卸除挡圈23。
Claims (1)
1.一种耗能——复位形状记忆合金阻尼器，是由左外钢板(1)、左内钢板(2)、右内钢板(3)、右外钢板(4)、调节螺母(5)、变截面拉杆(6)、调节螺杆(7)、导向杆(8)、套筒(9)、复位形状记忆合金丝(12)、连接杆(13)、耗能形状记忆合金丝(14)组成，其特征是：左外钢板(1)和右外钢板(4)固定在导向杆(8)上，与连接杆(13)一起构成固定框架，连接杆(13)与左外钢板(1)螺栓连接；左内钢板(2)和右内钢板(3)穿套于导向杆(8)，左内钢板(2)和右内钢板(3)固定在变截面拉杆(6)上，变截面拉杆(6)穿过右外钢板(4)，左内钢板(2)和右内钢板(3)之间有套筒(9)限位，组成滑动框架；复位形状记忆合金丝(12)对称布置，左侧四组复位形状记忆合金丝连接左外钢板(1)和左内钢板(2)，右侧四组复位形状记忆合金丝连接右外钢板(4)和右内钢板(3)；耗能形状记忆合金丝(14)被调节螺杆(7)及调节螺母(5)施加预应变至其超弹性平台中点，其中一对耗能形状记忆合金丝连接左外钢板(1)和右内钢板(3)，另一对耗能形状记忆合金丝连接右外钢板(4)和左内钢板(2)。
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