CN101070716A - 自复位超弹性形状记忆合金阻尼器 - Google Patents
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Abstract
自复位超弹性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。其特征是该阻尼器主要由穿套在拉杆的动活塞、固定于拉杆的定活塞、缸筒、缸盖及连接杆等组成骨架。利用复位形状记忆合金丝将左、右动活塞约束在缸筒厚壁及限位螺母处，拉杆运动带动一侧动活塞运动，另一侧动活塞被缸筒厚壁阻挡，复位丝始终处于拉伸状态，具有大变形恢复能力。预应变的耗能形状记忆合金丝，一对连接右定活塞和左缸盖，另一对连接左定活塞和右缸盖，在拉杆运动中两对耗能丝交替进行拉伸与回缩变化，提供较大的滞回耗能。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，可以减小结构或构件振动及强振后残余变形，且构造简单。
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。
在土木结构中，对阻尼器性能优良的评价主要体现在两个方面：一是结构或构件在地震或风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，具有重要的应用价值。
发明内容
为了减小结构振动及强振后的残余变形，本发明提供一种自复位超弹性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：自复位超弹性形状记忆合金阻尼器，由超弹性形状记忆合金丝、缸筒、拉杆、左动活塞、右动活塞、左定活塞、右定活塞、左缸盖、右缸盖、连接杆、调节螺栓、调节螺母、锁紧螺母、限位螺母和夹具组成。缸筒壁厚沿轴向变化，两端小，中部大。左、右缸盖分别由螺栓固定在缸筒的左、右端。拉杆为变截面圆杆，与缸筒同轴并穿过右缸盖，且其近右端局部削平以防止拉杆的转动。左、右定活塞通过限位螺母固定在拉杆上，左、右动活塞穿套在拉杆上。连接杆螺栓连接于左缸盖。连接杆和拉杆端部分别与不同结构或结构不同部位销栓连接。
超弹性形状记忆合金丝按功能分为复位丝和耗能丝。复位丝用夹具固定在动活塞上，对其施加小的预应变可将左、右动活塞夹紧在缸筒厚壁两端及两个限位螺母处，复位丝对称于缸筒轴心线，沿动活塞圆周对称布置；拉杆相对缸筒右移时，右动活塞随拉杆一起运动，左动活塞受缸筒阻挡，反之，左动活塞会随拉杆一起相对缸筒左移，右动活塞受缸筒阻挡，因此在整个运动过程中复位丝始终处于拉伸状态；复位丝提供了大变形恢复能力。耗能丝对称于缸筒轴心线，其中一对丝连接左缸盖和右定活塞，另一对丝连接右缸盖和左定活塞，通过调节螺母和调节螺杆预拉形状记忆合金丝使其应变至超弹性平台的中点；拉杆相对缸筒运动时，会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，消耗大量振动能量，提供稳定的阻尼力。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：自复位超弹性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，用于土木建筑及机械工程技术领域的被动控制，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是自复位超弹性形状记忆合金阻尼器的结构纵剖面构造示意图。
图中：1.左缸盖，2.连接杆，3.调节螺杆，4.调节螺母，5.缸筒，6.左动活塞，7.左定活塞，8.复位形状记忆合金丝，9.耗能形状记忆合金丝，10.右定活塞，11.右动活塞，12.右缸盖，13.限位螺母，14.拉杆，15.锁紧螺母，16.夹具。
图2是图1中缸筒的右视图。
图3是图2的I-I剖面图
图4是图1中左动活塞的左视图。图中：17.复位丝孔，18.耗能丝孔，19.拉杆孔。
图5是图1中右动活塞的右视图。图中：17.复位丝孔，19.拉杆孔，20.耗能丝孔。
图6是图1中左(右)定活塞的左(右)视图。图中：18.耗能丝孔，19.拉杆孔，20.耗能丝孔。
图7是图1中左缸盖的左视图。图中：21.调解螺杆孔，22.螺栓孔，23.连接杆孔。
图8是图1中右缸盖的右视图。图中：24.调解螺杆孔，25.螺栓孔，26.拉杆孔。
图9是图1中拉杆的主视图。
图10是图9的II-II剖面图。
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。
在图1中，中心线上、下部分示意了阻尼器的中心轴对称结构。拉杆14与缸筒5同轴。四组复位形状记忆合金丝8穿过左动活塞6和右动活塞11的复位丝孔17，张紧并用夹具16固定在左动活塞6和右动活塞11上。左侧两组耗能形状记忆合金丝9，穿过左缸盖1以及左动活塞6、左定活塞7和右定活塞10的耗能丝孔18，其左端固定于安装在左缸盖1的调节螺杆3上，右端固定在右定活塞10上。右侧两组耗能形状记忆合金丝9，穿过右缸盖12以及右动活塞11、右定活塞10和左定活塞7的耗能丝孔20，其右端固定于安装在右缸盖12的调节螺杆3上，左端固定在左定活塞7上。整个安装过程由内及外进行。
具体实施步骤如下：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。限位螺母13固定左定活塞7和右定活塞10于拉杆14上。调节拉杆14与缸筒5同轴布置。左动活塞6和右动活塞11穿套在拉杆14的两侧，张紧的复位形状记忆合金丝8使左动活塞6和右动活塞11紧靠在缸筒5厚壁两端及两个限位螺母13处。连接杆2螺栓连接于左缸盖1上。螺栓固定左、右缸盖1、12于缸筒5上，拉杆14通过右缸盖12的拉杆孔26。调节螺杆3和调节螺母4预拉耗能形状记忆合金丝9至其超弹性平台的中点，并用锁紧螺母15固定调节螺杆3。
Claims (1)
1.一种自复位超弹性形状记忆合金阻尼器，由复位形状记忆合金丝(8)、耗能形状记忆合金丝(9)、缸筒(5)、左动活塞(6)、右动活塞(11)、左定活塞(7)、右定活塞(10)、左缸盖(1)、右缸盖(12)、拉杆(14)、连接杆(2)、限位螺母(13)、调节螺杆(3)及调节螺母(4)组成，其特征是：左动活塞(6)和右动活塞(11)穿套在拉杆(14)上，限位螺母(13)固定左定活塞(7)和右定活塞(10)于拉杆(14)上，左缸盖(1)和右缸盖(12)由螺栓连接于缸筒(5)上，拉杆(14)相对于缸筒(5)运动；对称分布的复位形状记忆合金丝(8)连接左动活塞(6)和右动活塞(11)，并将其约束在缸筒(5)厚壁及限位螺母(13)处；耗能形状记忆合金丝(9)被调节螺杆(3)及调节螺母(4)施加预应变至其超弹性平台中点，其中一对丝连接右定活塞(10)和左缸盖(1)，另一对丝连接左定活塞(7)和右缸盖(12)。
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