CN101514569A - 抗扭转自复位铅芯形状记忆合金阻尼器 - Google Patents

Abstract

一种抗扭转自复位铅芯形状记忆合金阻尼器，由形状记忆合金筒、形状记忆合金挤压珠、形状记忆合金法兰和铅芯组成。其特征在于：形状记忆合金挤压珠沿形状记忆合金筒的筒周径向对称布置，形状记忆合金筒内灌满铅，并通过法兰将阻尼器固定于需要进行扭转控制的部位；当上、下法兰发生相对扭转运动时，形状记忆合金筒本身耗能、铅芯本身耗能、挤压珠挤压铅芯耗能，这三部分将共同提供强大的抗扭转耗能能力；当振动结束时，阻尼器将会自动恢复到初始位置。本发明的效果和益处是该阻尼器具有抗扭转耗能能力强、维护费用低、可反复使用、自复位、结构构造简单、易于工程安装等优点，同时兼有竖向振动耗能能力，可实现结构的多维被动控制。

Description

抗扭转自复位铅芯形状记忆合金阻尼器

技术领域

本发明属于土木工程及机械工程技术领域，涉及到一种抗扭转自复位铅芯形状记忆合金阻尼器。

背景技术

传统的抗震设计是通过增强建筑物本身的刚度来来抵御地震作用，即依靠结构本身来储存和消耗地震能量，以满足结构抗震设防标准，这种抗震方式缺乏自我调节能力，在不确定的地震作用下，很可能不满足安全性的要求，消能减震技术为结构抗震提供了一条合理有效的途径。被动耗能阻尼器的减振技术相对比较成熟，然而作为一种被动控制装置，耐久性和耐腐蚀性是目前耗能器中普遍存在的问题。如粘弹性阻尼器易老化，粘滞阻尼器的维护，摩擦阻尼器在长期使用时的可靠性，软钢阻尼器的塑性残余变形等。

此外，大量的震害分析表明，许多工程结构(无论是对称结构，还是非对称结构)的破坏是由扭转振动产生的，而且往往震害较为严重，特别是复杂体型的高层建筑。它一旦破坏，将造成巨大的经济损失和人员伤亡。从国内外实际震害经验可以得出，地震时引起结构产生扭转振动的原因：一是由于地面质点间运动的差别，可使地面的每一部分不仅产生平动分量，而且也产生转动分量。这种转动分量迫使结构产生扭转振动；二是结构的质量中心和刚度中心不重合，地震时作用在质量中心的惯性力将对刚度中心产生扭转力矩，迫使结构产生平移扭转耦联的空间振动。在机械工程领域，扭转振动更是非常常见。但目前研制开发的阻尼器，通常仅具有单一方向的耗能减振能力，本身不易实现工程中的扭转振动控制。

形状记忆合金是一种新型功能材料，具有形状记忆效应、超弹性和高阻尼特性。利用形状记忆合金的超弹性特性制作的被动耗能阻尼器可以克服上述问题。这类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，变形大且可恢复等优点。但现有的形状记忆合金阻尼器主要利用奥氏体形状记忆合金的阻尼特性，耗能能力有限。

因此，开发一种有抗扭转振动能力、高阻尼特性、且具有自复位能力的阻尼器对土木工程结构抵御地震灾害及机械工程减小扭转振动都具有重要的现实意义。

发明内容

本发明提供了一种抗扭转自复位铅芯形状记忆合金阻尼器，其目的是解决现有被动阻尼器有残余变形、耐久性差、仅具有单一方向减振能力以及耗能能力有限等问题。

本发明的技术方案如下：

抗扭转自复位铅芯形状记忆合金阻尼器，主要由形状记忆合金筒、形状记忆合金挤压珠、形状记忆合金法兰和铅芯组成。主要技术方案为：八组形状记忆合金挤压珠沿形状记忆合金筒的筒周径向对称布置，每组含有四个挤压珠，挤压珠从上法兰到下法兰均匀布置，挤压珠的直径为两相邻挤压珠中心间距的一半；通过上法兰的灌铅孔将形状记忆合金筒内灌满铅，并密封好，然后通过法兰上的螺栓将阻尼器固定于需要进行扭转控制的部位。

当上、下法兰发生相对扭转运动时，形状记忆合金筒耗能、铅芯本身耗能、挤压珠与挤压铅芯耗能，这三部分将共同提供强大的抗扭转耗能能力，以抑制结构或构件平面内扭转方向的振动。此外，当上下法兰发生竖向运动时，形状记忆合金筒将处于拉伸状态，因此该阻尼器又具有提供竖向振动阻尼的作用；当扭转振动结束时，该形状记忆合金阻尼器将会自动恢复到初始位置，铅芯的再结晶温度低于室温，被挤压的铅能很快恢复到原始状态。

本发明的效果和益处体现在克服了其他类阻尼器残余变形、耐久性差、仅具有单一方向的减振能力以及耗能能力有限等缺点，突出优点是将超弹性形状记忆合金筒和铅芯混合使用，大幅提高了阻尼器的耗能能力；该阻尼器的表现在平面内具有抗扭转耗能减振能力，同时兼有竖向振动阻尼及复位功能。该阻尼器可恢复变形大、具有较好的抗腐蚀、抗疲劳性，且维护费用低、构造简单、安装方便。抗扭转自复位铅芯形状记忆合金阻尼器使得抗震设计过程更为方便、实用，将会广泛的应用于工程结构抗震设计领域。

附图说明

图1是抗扭转自复位铅芯形状记忆合金阻尼器的透视图。

图2是抗扭转自复位铅芯形状记忆合金阻尼器的俯视图。

图3是图2中抗扭转自复位铅芯形状记忆合金阻尼器的A-A剖面图。

图中：1.灌铅孔；2.螺栓孔；3.形状记忆合金筒壁；4.形状记忆合金法兰；5.形状记忆合金挤压珠；6.铅芯。

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。

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。

步骤2.加工带的形状记忆合挤压珠5的形状记忆合金筒3一个、带螺孔的形状记忆合金法兰盘4两个，将两个法兰牢固的固定在形状记忆合金筒3的上下口上。

步骤3.通过法兰上的灌铅孔1将形状记忆合金筒3内灌满铅，然后将灌铅孔1牢固的密封好。

步骤4.通过法兰上的螺孔2将阻尼器所处位置需要进行扭转振动控制的部位。

Claims (1)

1.一种抗扭转自复位铅芯形状记忆合金阻尼器，由灌铅孔(1)、螺栓孔(2)、形状记忆合金圆筒(3)、形状记忆合金法兰(4)、形状记忆合挤压珠(5)、铅芯(6)组成；其特征在于：八组形状记忆合金挤压珠(5)沿形状记忆合金圆筒(3)筒周径向对称布置，每组含有四个挤压珠从上法兰到下法兰均匀布置；通过灌铅孔(1)将铅灌满形状记忆合金圆筒(3)，并密闭封好；通过法兰上的螺栓孔将阻尼器固定在需要进行抗扭转的部位。

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