CN101196017A - 复合型形状记忆合金摩擦阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种复合型形状记忆合金摩擦阻尼器，主要是由主板、副板、摩擦板、超弹性形状记忆合金丝、复位拉杆、U型预应变调节板和高强螺栓组成。其特征在于：在主板及副板之间嵌入摩擦板，主板上留有螺栓活动孔和拉杆活动孔，副板和摩擦板上留有螺栓孔和拉杆活动孔；高强螺栓穿过副板、摩擦板上的螺栓孔和主板上的螺栓活动孔；复位拉杆穿过主板、副板、摩擦板上的拉杆活动孔；超弹性形状记忆合金丝穿过复位拉杆、U型预应变调节板，两端分别用夹具拉紧固定；调节螺钉调节U型预应变调节板和复位拉杆之间的间距，使超弹性形状记忆合金丝达到需要的初始应变。本发明的效果和益处是耗能能力强，自复位，结构形式简单，便于工程应用。

Description

复合型形状记忆合金摩擦阻尼器

技术领域

本发明属于土木工程结构抗振技术领域，涉及到一种复合型形状记忆合金摩擦阻尼器。

背景技术

地震、强风的作用给土木工程结构的安全性和舒适性构成了严重的威胁。如何有效地减轻工程结构在地震和强风等动力荷载下的响应，提高结构的抗震、抗风能力是土木工程学科中亟待解决的问题之一。传统的方法是依靠提高结构自身的刚度、强度和延性来抵抗地震动和风振的作用，但在强震或强风作用下，这种被动消极的方法必然导致结构部分构件的损伤或破坏，这样既不经济又达不到预期的效果，而现代结构振动控制技术为解决上述问题提供了合理有效的途径。

被动耗能减振因其构造简单、造价低、易于维护且无需外部能源支持等优点引起了工程界的广泛关注，是目前发展较为成熟且工程中得到广泛应用的振动控制技术。然而，目前开发应用的被动控制装置还存在着许多缺点，如粘弹性阻尼器易老化，粘滞阻尼器的需维护，软钢阻尼器的塑性残余变形等。摩擦阻尼器可以提供较大的初始刚度和附加阻尼，具有良好、可靠的耗能能力，且耗能性能受荷载大小、加载频率和加载循环次数的影响较小，在工程中得到广泛应用；但和以上其他被动阻尼器一样不具有自复位功能，地震后存在残余位移。形状记忆合金是一种新型功能材料，具有奇特的形状记忆效应、超弹性和高阻尼特性。超弹性形状记忆合金可恢复应变高达6％～8％，屈服应力在400～500MPa左右，极限强度超过1000Mpa，极限变形高达20％。利用形状记忆合金的超弹性和阻尼特性制作的被动耗能阻尼器与其他阻尼器相比，具有耐久性和耐腐蚀性能好，使用周期长，变形大且可自复位等优点。但现有的形状记忆合金阻尼器主要利用超弹性形状记忆合金的阻尼特性，由于材料自身的原因，耗能能力有限。利用超弹性形状记忆合金的大恢复力及自复位能力和摩擦阻尼器稳定的高耗能特性组成的复合型阻尼器可以兼具两种阻尼器的优点，取长补短，极大地改善了控制效果。

发明内容

本发明给出一种复合型形状记忆合金摩擦阻尼器，其目的是解决现有形状记忆合金阻尼器耗能能力低以及摩擦阻尼器残余位移的问题，提供一种耗能能力强，同时具有自复位功能，构造简单，适用于工程应用的被动耗能阻尼器。

本发明的技术方案如下：

此种复合型形状记忆合金摩擦阻尼器，由主板1、副板2、摩擦板3、超弹性形状记忆合金丝4、复位拉杆5、高强螺栓6、U型预应变调节板7、调节螺钉8、夹具9和垫圈10组成。其特征在于：在主板1及副板2之间嵌入摩擦板3，主板1上留有螺栓活动孔11以及拉杆活动孔12，副板2和摩擦板3采用工业胶水粘在一块，并均留有螺栓孔13和拉杆活动孔12；高强螺栓6穿过副板2、摩擦板3上的螺栓孔13和主板1上的螺栓活动孔11，并在螺帽下加设垫圈10，以施加恒定的正压力。复位拉杆5穿过主板1、副板2、摩擦板3上的拉杆活动孔12，两端分别用超弹性形状记忆合金丝4连接；超弹性形状记忆合金丝4穿过复位拉杆5上的孔14、U型预应变调节板7上的孔15，两端分别用夹具9拉紧固定；四个调节螺钉8通过改变U型预应变调节板7和复位拉杆5之间的间距，使超弹性形状记忆合金丝4达到工程需要的初始应变。

当主板1和副板2之间的力超过摩擦板3间的最大静摩擦力时，将产生滑动摩擦而耗散能量。同时，由于主板1和副板2的相对滑动，主板1带动一根复位拉杆5运动，而另一根复位拉杆5被副板2阻挡，从而使超弹性形状记忆合金丝4拉伸，提供回复力和阻尼耗能。外力除去后，如果超弹性形状记忆合金丝4的卸载回复力大于摩擦板3间的最大静摩擦力，超弹性形状记忆合金丝4带动复位拉杆5回复，使主板1和副板2之间的相对位移为零而具有自复位能力。超弹性形状记忆合金丝4在往复的拉伸和恢复以及摩擦板3滑动过程中消耗了能量，达到减振的目的。

本发明的效果和益处主要体现在复合型形状记忆合金摩擦阻尼器采用超弹性形状记忆合金丝和摩擦耗能复合装置，不仅具有自复位功能，而且具有强耗能能力。复合型形状记忆合金摩擦阻尼器的出现使自复位、高耗能这两大功能得到统一，同时简单的结构形式方便于工程的应用。复合型形状记忆合金摩擦阻尼器的发明和应用必将增强土木工程隔震和消能减震结构在地震作用下的生存能力，对国家和社会在灾时的稳定和人民的生命财产安全具有重要的实际意义。

附图说明

附图1是复合型形状记忆合金摩擦阻尼器的构造示意图。

图中：1.主板  2.副板  3.摩擦板  4.超弹性形状记忆合金丝5.复位拉杆  6.高强螺栓  7.U型预应变调节板  8.调节螺钉9.夹具 10.垫圈。

附图2是复合型形状记忆合金摩擦阻尼器的A-A剖面图。

附图3是复合型形状记忆合金摩擦阻尼器主板1的正视图。

附图4是复合型形状记忆合金摩擦阻尼器主板1的侧视图。

附图3和附图4中11是螺栓活动孔，12是拉杆活动孔。

附图5是复合型形状记忆合金摩擦阻尼器副板2的正视图。

附图6是复合型形状记忆合金摩擦阻尼器副板2的侧视图。

附图7是复合型形状记忆合金摩擦阻尼器摩擦板3的正视图。

附图8是复合型形状记忆合金摩擦阻尼器摩擦板3的侧视图。

附图5、附图6、附图7和附图8中12是拉杆活动孔，13是螺栓孔。

附图9是复合型形状记忆合金摩擦阻尼器复位拉杆5的正视图。

附图10是复合型形状记忆合金摩擦阻尼器复位拉杆5的侧视图。

附图9和附图10中14是圆孔。

附图11是复合型形状记忆合金摩擦阻尼器U型预应变调节板7的正视图。

附图12是复合型形状记忆合金摩擦阻尼器U型预应变调节板7的侧视图。

附图11和附图12中15是圆孔，16是螺孔。

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实施步骤。

(1)分别在小震和大震作用下，对工程结构进行分析，根据所要达到的性能要求，确定阻尼器的尺寸及参数。

(2)加工或购买所需的主板1、副板2、摩擦板3、超弹性形状记忆合金丝4、复位拉杆5、高强螺栓6、U型预应变调节板7、调节螺钉8、夹具9和垫圈10。

(3)把利用工业胶水把副板2和摩擦板3粘合，然后和主板1通过高强螺栓6组装在一起。组装时，要求主板1、副板2、摩擦板3上的拉杆活动孔12完全对齐。高强螺栓6的螺帽下加设垫圈10，并施加所需的紧固力。

(4)再把复位拉杆5、超弹性形状记忆合金丝4、U型预应变调节板7安装上去，并用夹具9拉紧固定。利用调节螺钉8改变U型预应变调节板7和复位拉杆5之间的间距，使超弹性形状记忆合金丝4达到工程需要的初始应变。

(5)主板1和副板2的连接端分别与阻尼器所处位置上部和下部的梁、板、支撑或梁柱节点连接。

Claims (1)

1.一种复合型形状记忆合金摩擦阻尼器，由主板(1)、副板(2)、摩擦板(3)、超弹性形状记忆合金丝(4)、复位拉杆(5)、高强螺栓(6)、U型预应变调节板(7)、调节螺钉(8)、夹具(9)和垫圈(10)组成；其特征在于：在主板(1)及副板(2)之间嵌入摩擦板(3)，主板(1)上留有螺栓活动孔(11)以及拉杆活动孔(12)，副板(2)和摩擦板(3)采用工业胶水粘在一块，并均留有螺栓孔(13)和拉杆活动孔(12)；高强螺栓(6)穿过副板(2)、摩擦板(3)上的螺栓孔(13)和主板(1)上的螺栓活动孔(11)，并在螺帽下加设垫圈(10)；复位拉杆(5)穿过主板(1)、副板(2)、摩擦板(3)上的拉杆活动孔(12)，两端分别用超弹性形状记忆合金丝(4)连接；超弹性形状记忆合金丝(4)穿过复位拉杆(5)上的孔(14)、U型预应变调节板(7)上的孔(15)，两端分别用夹具(9)拉紧固定；四个调节螺钉(8)通过调节U型预应变调节板(7)和复位拉杆(5)之间的间距，使超弹性形状记忆合金丝(4)达到工程需要的初始应变。

Images