CN102425242B - 滑动式性能可调形状记忆合金阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滑动式性能可调形状记忆合金阻尼器，属于结构减震控制、防灾减灾与防护领域。为了解决现有形状记忆合金阻尼器的刚度和耗能能力不可调节的问题，所述阻尼器包括装在至少一个夹具一和至少一个夹具二上的形状记忆合金丝，开有凹槽的滑槽板，装在凹槽内的滑块，所述滑槽板和滑块上均开有多个螺孔；所述夹具一的下端固定在滑块上，所述夹具二的下端固定在滑槽板上。本发明主要用于结构变形后的复位以及耗能减振(震)，同时也可以作为产生非线性恢复力的结构构件用于结构非线性动力行为的模拟与试验研究，且性能稳定、构造简单、易于装卸。

Description

滑动式性能可调形状记忆合金阻尼器

技术领域

本发明涉及结构减震控制、防灾减灾与防护领域，具体为一种滑动式性能可调形状记忆合金阻尼器，它主要用于结构变形后的复位以及耗能减振(震)，同时该装置也可以作为产生非线性恢复力的结构构件用于结构非线性动力行为的模拟与试验研究。

背景技术

形状记忆合金阻尼器可以用于结构复位与耗能减震控制，这类阻尼器主要是运用形状记忆合金的两个特性——超弹性与形状记忆，其中，耗能减震依赖于它的超弹性特性，形状记忆特性有助于有残余变形的结构的复位。目前所研究和运用的形状记忆合金丝阻尼器在设计和安装完毕后，其刚度和耗能能力是确定的，没有可调节性。因此有必要设计一种性能稳定、装卸简单、能够满足不同的性能需要的具有刚度和耗能能力调节功能的形状记忆合金阻尼器。

发明内容

针对现有形状记忆合金阻尼器的刚度和耗能能力不可调节的缺陷，本发明旨在提供一种滑动式性能可调形状记忆合金阻尼器，该阻尼器性能稳定、装卸简单、能够满足不同的性能需要，且具有刚度和耗能能力可调节功能，它不仅能够用于结构的耗能减震，而且有助于有残余变形的结构复位。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：所述滑动式性能可调形状记忆合金阻尼器，其结构特点是，包括滑槽板，装在夹具一和夹具二上的形状记忆合金丝；所述滑槽板上开有凹槽，该凹槽内装有一与凹槽形状相配合的滑块，所述滑槽板和滑块上均开有多个螺孔；至少一个夹具一通过螺孔装在所述滑块上，至少一个夹具二通过螺孔装在所述滑槽板上，至少一根所述的形状记忆合金丝穿过所述夹具一和夹具二。

藉由上述结构，滑块嵌入到梯形截面凹槽中，所述滑槽板按照一定的间距设置系列螺孔，通过调整滑槽板上夹具的位置以及滑块上的夹具的位置可以实现调整形状记忆合金丝的长度的功能，进而实现阻尼器的刚度和耗能减震能力可调节的目的。固定在滑块上的夹具一和固定在滑槽板上的夹具二依次相间设置，这样可以将一根形状记忆合金丝分隔成若干段，实现阻尼器的刚度和耗能减震能力可调的目的。

作为对本发明的进一步改进：

所述凹槽的横截面形状为梯形，且该梯形上窄下宽，当滑块嵌入到梯形截面凹槽中，滑块与滑槽板构成一个整体。

进一步地，所述滑槽板与滑块两侧面之间的间隙为0.1～0.5毫米，为了防止所述滑块在运动过程中与连接件发生碰撞，滑块的长度须比滑槽板稍短，使得该滑块的两端均位于所述滑槽板的凹槽内，两者长度差距根据结构所容许的变形确定。

所述夹具一的结构优选为，一根装在滑块螺孔上的螺杆，该螺杆上端固定连接有一块铁块，该铁块上至少开有一个孔洞，所述形状记忆合金丝穿过铁块中的孔洞，并由螺栓固定在夹具一上。

所述夹具二的结构优选为，两根分别装在滑槽板两侧端螺孔上的螺杆，该螺杆上端固定连接有一块铁块，该铁块上至少开有一个孔洞，所述形状记忆合金丝穿过铁块中的孔洞，并由螺栓固定在夹具二上。

所述铁块的上下两端设有螺孔，下面的螺孔通过螺栓与滑槽板或滑块连接，上面的螺孔用于安装一根螺栓，拧紧该螺栓，可以将穿过孔洞的形状记忆合金丝牢牢夹住。上述铁块的外形是不完整圆形，该铁块的各孔洞的直径不同，且孔洞上端有相同个数用于安装螺栓的螺孔，该螺栓穿过孔洞，多根不同直径的形状记忆合金丝可穿过不同的孔洞，然后由螺栓夹紧。当安装形状记忆合金丝的直径较大时，整个夹具一或夹具二仅需更换带孔铁块即可。带孔洞的铁块有利于实现多根形状记忆合金丝的工况，方便调整不同的耗能能力。

所述滑槽板的一端设有至少两个与连接件一相连的螺孔，该连接件一的另一端与一连接板相连，该连接板上装有连接件三；该滑槽板的另一端设有固定连接在所述滑块一端的连接件四；所述滑槽板的底部保持水平。

所述滑槽板的底部开有螺孔；所述滑块的一端设有连接件四。

所述滑槽板的内表面与滑块的外表面的粗糙度为3.2～52，因为滑槽板与滑块之间的摩擦力也能提供一定的阻尼，故不作抛光处理。

某种情况下，需要保证所述阻尼器双向受拉或松弛的形状记忆合金丝的段数相同，固定在滑槽板上的夹具二数目比滑块上的夹具一数目多一个或少一个，且相邻两个夹具一之间设有一个夹具二。

以下对本发明作进一步说明，其中仅以滑块上装有一个夹具，滑槽板上设置有两个夹具的情况来进行阐述，滑块上有两个夹具与滑槽板一个夹具的情况与此类似。

参见图1至图3，本发明所述滑动式性能可调形状记忆合金阻尼器主体部分由滑槽板1、滑块2、夹具一10和夹具二14构成。其中所述滑槽板1一般作为固定端与地基或被控结构相连，所述滑块2一般作为活动部分与被控结构相连，反之亦可。连接件一5与连接件四8与滑槽板1和滑块2相连的一端是螺栓连接方式，这两种连接件与地基或者被控结构相连的一端可以有许多种构造类型，视具体情况而定，所述阻尼器的设计有利于不同连接件的实现。下面分别对滑槽板1、滑块2、夹具一10和夹具二14进行说明。

参见图1，滑槽板1的表面有若干对对称布置的螺孔4和一条梯形横截面的凹槽9，在滑槽板1的一端有与两个连接件一5对应连接的螺孔18。一般而言，可以使安装在滑槽板1上的夹具数目比滑块2上的夹具数目多一个或少一个来达到阻尼器在两个不同方向运动时受拉或松弛的形状记忆合金丝16的数量相同。

下面以滑槽板1上布置2个夹具，分别对称安置在滑槽板1两端，滑块2布置1个夹具10的情况进行说明，参见图2。滑块2的横截面形状也为梯形，与滑槽板1上梯形截面的凹槽9的大小形状相似，滑块2需要被嵌入到滑槽板1的梯形凹槽9中。滑块2的正中间设置有一个单独的螺孔3，这是图1的情况。滑块2的正中间也可以设置有若干个单独的螺孔3，滑块2嵌入到滑槽板1的梯形截面凹槽9后，两个螺孔3之间设置一对位于滑槽板1上的螺孔4。滑块2一端有一个螺孔15，用于与连接件四8相连。连接件一5离底面的水平高度与连接件四8相同，由于滑槽板1上不便用单独的螺孔连接，先用两根连接件一5连接后，再由连接板6引出，最后把连接件三7固定在连接板6上，这样保证了滑槽板1与滑动块的连接部分保持水平。同时也可以在滑槽板1底部开一个螺孔，此时两者不再保持同一水平线，但这对阻尼器影响不大，采用此种连接方式亦可。滑槽板1的梯形凹槽9的两梯形斜边与滑块2的两斜边之间应留大约0.2毫米空隙，优选为0.2毫米，梯形凹槽9的内表面与滑块2的表面最好是粗糙的，因为滑槽板1与滑块2之间的摩擦力也能提供一定的阻尼，因而不作抛光处理。为了防止所述滑块2在运动过程中与连接件发生碰撞或触及其他构件，滑块2须比滑槽板1稍短，两者长度差距视具体情况而定。当滑块2嵌入到梯形截面凹槽9中，滑块2与滑槽板1构成一个整体，在实际运用时可以根据所需要的耗能能力的大小，加长滑槽板1与滑块2，使得滑槽板1与滑块2中间可以安置多个夹具。

夹具一10的正面示意图参见图3。所述夹具一10主要由螺栓12、带孔铁块17和螺杆13组成。夹具一10的下端固定在滑块2上，螺杆13主要是用于连接带孔铁块17与滑块2。如图4所示，夹具二14主要由螺栓12、带孔铁块17和螺杆13组成，夹具二14的下端设有两根螺杆13，两根螺杆13分别装在滑槽板1的两侧端。形状记忆合金丝16穿过带孔铁块17的孔洞11，在保证形状记忆合金丝在两个夹具之间的部分处于绷紧的情况下，再从上至下拧紧螺栓12，该螺栓穿过孔洞，从而夹紧形状记忆合金丝，本发明的夹具夹紧方法示意图可参见图5。滑槽板1上夹具二14的铁块17上的孔洞11与滑块2上夹具一10的铁块17上的孔洞11尽量保持在同一个水平线上，以便使形状记忆合金丝处于水平张紧状态。为了保证足够的连接强度，螺杆两端还需用螺帽进一步加强连接。夹具二14与滑槽板1用螺栓连接，可以方便地与滑槽板1上不同螺孔相连，方便调节形状记忆合金丝的长度。上述带孔铁块17能有效保证夹紧形状记忆合金丝，也能很方便地更换一定范围内不同直径的形状记忆合金丝。

与现有形状记忆合金丝阻尼器相比，本发明的有益效果是：本发明可以同时安装多根不同直径的形状记忆合金丝，通过调节连接件在滑槽板上固定位置可以很方便地调节形状记忆合金丝的长度，实现不同耗能减震能力和控制的目的。夹具的构造有利于装卸形状记忆合金丝，适用于一定范围内不同直径的形状记忆合金丝。如果需要使用较大直径的形状记忆合金丝，可以很容易地通过更换夹具中的带孔铁块的尺寸来实现。且性能稳定、装卸简单、能够满足不同的性能需要，具有刚度和耗能能力可调节功能，它不仅能够用于结构的耗能减震，而且有助于有残余变形的结构复位。该阻尼器还可以用于非线性动力系统的试验研究中作为一种具有非线性恢复力的构件来产生非线性阻尼力。

附图说明

图1是本发明一种实施例(未显示夹具)的俯视图；

图2是图1的前视图；

图3是图2中A-A向剖面视图；

图4是图2中B-B向剖面视图；

图5是本发明所述夹具的夹紧方法示意图；

图6是本发明一种实施例(带夹具)的俯视图。

在图中：

1-滑槽板；       2-滑块；             3，4，15，18-螺孔；

5-连接件一；     6-连接板；           7-连接件三；

8-连接件四；     9-凹槽；             10-夹具一；

11-孔洞；        12-螺栓；            13-螺杆；

14-夹具二；      16-形状记忆合金丝；  17-铁块。

具体实施方式

本发明所述的滑动式性能可调形状记忆合金阻尼器由三部分构成，如图1，2和6所示，所述梯形的滑块2放入具有梯形凹槽9的滑槽板1中，注意滑块2的长度设计时要小于滑槽板1的长度，装在滑块2上的至少一个夹具一10通过螺杆13装在滑块2的螺孔3上，通过选择合适的螺孔4，装在滑槽板1的至少一个夹具二14通过螺杆13装在滑槽板1两侧端的螺孔4上。所述滑槽板1上夹具二14的带孔铁块17上的孔洞11与滑块2上夹具一10的带孔铁块17上的孔洞11尽量保持在同一个水平线上，为了保证足够的连接强度，螺杆两端还需用螺帽进一步加强连接。相邻两个夹具一10之间设有一个夹具二14，即固定在滑块2上的夹具一10与固定在滑槽板1上的夹具二14依次相间设置，这样可以将一根形状记忆合金丝16分隔成若干段，实现阻尼器的刚度和耗能减震能力可调的目的。

如图4所示，上述夹具一10包括一根装在滑块2的螺孔3上螺杆13，该螺杆13上端固定连接有一块铁块17，该铁块17上至少开有一个孔洞11，所述形状记忆合金丝16穿过铁块17中的孔洞11，并由螺栓12固定在夹具一10上。

如图6所示，上述夹具二14包括两根分别装在滑槽板1两侧端的螺孔4上螺杆13，该螺杆13上端固定连接有一块铁块17，该铁块17上至少开有一个孔洞11，所述形状记忆合金丝16穿过铁块17中的孔洞11，并由螺栓12固定在夹具二14上。

上述铁块17的各孔洞11的直径不同，上述螺孔2，3按照等间距分布。

在夹具一10、夹具二14未夹紧前，将形状记忆合金丝16穿过带孔铁块17的孔洞11，保证两夹具间的形状记忆合金丝尽量绷紧后，再拧紧夹具一10上的螺栓12，直到无法再往下拧紧，从而夹紧形状记忆合金丝，其方法示意图参见图5。

滑槽板1一般作为固定端通过连接件一5与地基或其他承重结构相连；滑块2一般作为活动部分与结构相连；与滑槽板1和滑块2相连的一端是螺栓方式，连接件与地基或者结构相连的一端可以有许多种构造类型，视具体情况而定。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (8)

1.一种滑动式性能可调形状记忆合金阻尼器，其特征是，包括滑槽板（1），装在夹具一（10）和夹具二（14）上的形状记忆合金丝（16）；所述滑槽板（1）上开有凹槽（9），该凹槽（9）内装有一与凹槽（9）形状相配合的滑块（2），所述滑槽板（1）和滑块（2）上均开有多个螺孔（3,4）；至少一个夹具一（10）通过螺孔（3）装在所述滑块（2）上，至少一个夹具二（14）通过螺孔（4）装在所述滑槽板（1）上，至少一根所述的形状记忆合金丝（16）穿过所述夹具一（10）和夹具二（14）；

所述夹具一（10）的结构为，一根装在滑块（2）的螺孔（3）上的螺杆（13），该螺杆（13）上端固定连接有一块铁块（17），该铁块（17）上至少开有一个孔洞（11），所述形状记忆合金丝（16）穿过铁块（17）中的孔洞（11），并由螺栓（12）固定在夹具一（10）上；

所述夹具二（14）的结构为，两根分别装在滑槽板（1）两侧端的螺孔（4）上螺杆（13），该螺杆（13）上端固定连接有一块铁块（17），该铁块（17）上至少开有一个孔洞（11），所述形状记忆合金丝（16）穿过铁块（17）中的孔洞（11），并由螺栓（12）固定在夹具二（14）上。

2.根据权利要求1所述的滑动式性能可调形状记忆合金阻尼器，其特征是，所述凹槽（9）的横截面形状为梯形，且该梯形上窄下宽。

3.根据权利要求1所述的滑动式性能可调形状记忆合金阻尼器，其特征是，所述滑槽板（1）与滑块（2）两侧面之间的间隙为0.1~0.5毫米，该滑块（2）的两端均位于所述滑槽板（1）的凹槽（9）内。

4.根据权利要求1所述的滑动式性能可调形状记忆合金阻尼器，其特征是，所述铁块（17）的各孔洞（11）的直径不同。

5.根据权利要求1~3之一所述的滑动式性能可调形状记忆合金阻尼器，其特征是，所述滑槽板（1）的一端设有至少两个与连接件一（5）相连的螺孔，该连接件一（5）的另一端与一连接板（6）相连，该连接板（6）上装有连接件三（7）；该滑槽板（1）的另一端设有固定连接在所述滑块（2）一端的连接件四（8）；所述滑槽板（1）的底部保持水平。

6.根据权利要求1~3之一所述的滑动式性能可调形状记忆合金阻尼器，其特征是，所述滑槽板（1）的底部开有螺孔；所述滑块（2）的一端设有连接件四（8）。

7.根据权利要求1~3之一所述的滑动式性能可调形状记忆合金阻尼器，其特征是，所述滑槽板（1）的内表面与滑块（2）的外表面的粗糙度为3.2~52。

8.根据权利要求1~3之一所述的滑动式性能可调形状记忆合金阻尼器，其特征是，所述夹具一（10）的数目和夹具二（14）的数目相差为一，且相邻两个夹具一（10）之间设有一个夹具二（14）。

Images