CN101565973B - 磁流变-形状记忆合金空心球智能隔振器 - Google Patents

Abstract

一种磁流变-形状记忆合金空心球智能隔振器，主要由上法兰、密封圈、导线、中空活塞连杆、磁流变液、厚壁和薄壁形状记忆合金空心球、工作缸、电磁螺线圈和下法兰组成。其特征在于：活塞连杆的上端与上法兰连接，下端凸起的圆周上设有电磁螺线圈，螺线圈由中空活塞杆通过导线与外部控制电源相连；工作缸内注满磁流变液；活塞连杆下端凸起的上面和下面分别放置四层厚壁和薄壁形状记忆合金空心球，通过调整工作缸的大小及形状记忆合金球的壁厚，使活塞在不受力时悬浮在工作缸中间；通过上、下法兰将隔振器固定在需要进行振动控制的部位。本发明的效果和益处是具有自复位能力、隔振能力强、构造简单、安装拆卸方便、在断电情况下仍具有隔振作用。

Description

磁流变-形状记忆合金空心球智能隔振器

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，涉及一种磁流变-形状记忆合金空心球智能隔振器。

背景技术

振动是土木工程领域中经常遇到的一种现象，它是机械运动的一种特殊形式。自动控制理论源于力学，它是指在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象中的某一个或多个物理量能准确地按照期望的规律去运行。结构振动控制可以有效地减轻结构在外荷载作用下的损伤，提高结构的防灾性能。振动控制可以通过减振、隔振装置来消耗振动能量，或者施加外部的能量以抵消外荷载作用对结构的影响。具体通过在结构的某些部位装设某种装置、机构或子结构，以改变或调整结构的动力特性或动力作用，使结构在外荷载作用下的动力响应得到合理的控制，以确保结构本身或结构中的人、仪器、设备等的安全和处于正常的使用状态。

磁流变体是一种性能优良的智能材料，在磁场的作用下能够瞬间从牛顿流体转变为剪切能力较高的粘塑性体，且这种转变连续可逆。磁流变阻尼器是应用磁流变体在强磁场下的快速可逆流变特性而制造的一种新型振动控制装置，具有结构简单、相变快、阻力大而且连续可调等优点。根据结构的实际变形和外荷载激励，按照特定的控制规律，控制外加磁场以改变磁流变阻尼器的力学性能，从而在瞬间内改变结构系统的特性参数以使结构达到最好的控制效果。但现有的磁流变隔振动器也有一些缺点：(1)在不受力的情况下活塞可能处于缸体内的任意位置，即活塞杆伸出的长度是不固定的，磁流变阻尼器受力后活塞杆的位置不能自动回复；(2)磁流变阻尼器出力大小的范围有限，在偶然出现的大荷载作用下难以确保结构的安全性；(3)磁流变阻尼器需要实时供电，在断电情况下将不能发挥作用。形状记忆合金是一种新型功能材料，具有优良的形状记忆效应和超弹性，但形状记忆合金阻尼器属于一种被动耗能装置，不能根据外荷载的大小自动调整出力大小。

将磁流变阻尼器半主动控制和形状记忆合金阻尼器被动耗能的优良特性进行组合，制作一种混合耗能器可以克服上述问题，具有重要的实用价值。

发明内容

本发明提供了一种磁流变-形状记忆合金空心球智能隔振器，其目的是解决现有磁流变隔振器出力范围有限、不能自复位、断电时无法正常工作等问题。

本发明的技术方案如下：

磁流变-形状记忆合金空心球智能隔振器，主要由上法兰螺栓孔、上法兰、密封圈、导线、中空活塞连杆、磁流变液、厚壁形状记忆合金空心球、工作缸、电磁螺线圈、薄壁形状记忆合金空心球、下法兰螺栓孔和下法兰组成。主要技术方案为：中空活塞连杆的上端与上法兰连接，下端凸起的圆周上设有电磁螺线圈，电磁螺线圈由中空活塞杆通过导线与外部控制电源相连；工作缸内注满磁流变液，工作缸的上封盖中间设有密封圈；活塞连杆下端凸起的上面放置四层厚壁形状记忆合金空心球，下面放置四层薄壁形状记忆合金空心球，厚壁和薄壁形状记忆合金空心球的直径相同，活塞连杆的下端凸起与工作缸的上、下封盖的间隙均为五倍形状记忆合金球的直径，通过调整工作缸的直径、高矮以及形状记忆合金球的壁厚，使活塞在不受力情况时悬浮在工作缸的中间；通过上、下法兰上的螺栓孔将隔振器固定在需要进行振动控制的部位。

当上、下法兰发生相对运动时，通过调整磁流变阻尼器的电磁螺线圈中电流的大小来改变磁场强度，可以改变磁流变体的阻力，形成一种可调的半主动控制装置；当活塞运动范围超过形状记忆合金空心球一个直径的长度时，形状记忆合金空心球将会发生挤压形变耗能；当振动结束时，由于形状记忆合金空心球的浮力将会使该隔振器将会自动恢复到初始位置；当断电而导致磁流变体无法正常工作时，形状记忆合金空心球仍具有发生挤压形变耗能的能力，可以继续保护结构的安全。

本发明的效果和益处体现在具有自复位能力、隔振能力强、构造简单、安装拆卸方便、可广范用于土木工程结构的隔振设计、且在断电情况下仍具有隔振作用。

附图说明

图1是磁流变-形状记忆合金空心球智能隔振器的俯视图。

图2是磁流变-形状记忆合金空心球智能隔振器的侧立面。

图3是图1中磁流变-形状记忆合金空心球智能隔振器的A-A剖面图。

图中：1.上法兰螺栓孔；2.上法兰；3.密封圈；4.导线；5.活塞连杆；6.磁流变液；7.厚壁形状记忆合金空心球；8.工作缸；9.电磁螺线圈；10.薄壁形状记忆合金空心球；11.下法兰螺栓孔；12.下法兰。

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.对工程结构进行分析，计算出所需要的隔振力大小，根据所要达到的性能要求，确定隔振器的尺寸及参数。

步骤2.工作缸8的上封盖中间设有一个可供活塞连杆5穿过的孔洞，孔洞周围设有密封圈3，将只有上封盖的工作缸8倒置，在缸体内放入四层厚壁形状记忆合金空心球7。

步骤3.加工一个中空活塞连杆5，使其上端与上法兰2连接，下端凸起的圆周上设有电磁螺线圈9，电磁螺线圈由中空活塞杆通过导线4与外部控制电源相连。

步骤4.在活塞连杆5下端凸起的下面放置四层薄壁形状记忆合金空心球10，将缸体内注满磁流变液体6，然后用下法兰12将工作缸密封好。

步骤5.通过上、下法兰上的螺孔1和11将隔振器固定在需要进行振动控制的部位。

Claims (1)

1.一种磁流变-形状记忆合金空心球智能隔振器，由上法兰螺栓孔(1)，上法兰(2)，密封圈(3)，导线(4)，中空活塞连杆(5)，磁流变液(6)，厚壁形状记忆合金空心球(7)，工作缸(8)，电磁螺线圈(9)，薄壁形状记忆合金空心球(10)，下法兰螺栓孔(11)和下法兰(12)组成；其特征在于中空活塞连杆(5)的上端与上法兰(2)连接，下端凸起的圆周上设有电磁螺线圈(9)，电磁螺线圈(9)由中空活塞连杆(5)通过导线(4)与外部控制电源相连；工作缸(8)内注满磁流变液(6)，工作缸(8)的上封盖中间设有密封圈(3)，活塞连杆(5)下端凸起的上面放置四层厚壁形状记忆合金空心球(7)，下面放置四层薄壁形状记忆合金空心球(10)，通过上法兰(2)的螺栓孔(1)和下法兰(12)的螺栓孔(11)将隔振器固定在需要进行振动控制的部位。

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