CN103291818A - 一种混合消能减振阻尼装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种混合消能减振阻尼装置。包括容器、颗粒体系和粘性液体，颗粒体系由固体颗粒体组成，粘性液体由一种或多种液体混合而成，所述粘性液体位于容器内部；颗粒体系位于粘性液体内，或漂浮或沉于粘体液体底部；所述粘性液体可在容器内振荡，其作用机理类似于调谐液体阻尼器，液体相互摩擦耗能，对容器侧压力提供结构回复力，减少结构振幅；所述颗粒体系在容器内相互碰撞、摩擦耗能；粘性液体与颗粒体系间或颗粒群间相互摩擦耗能。本发明综合颗粒阻尼器与调谐液体阻尼器的优点，利用液相摩擦耗能、固相碰撞与摩擦耗能、固液相摩擦耗能等多种混合耗能机制，使本发明与传统单一耗能原理的减振阻尼器相比有更大的优势。
Description
技术领域
本发明属于消能减振技术领域，涉及一种混合消能减振阻尼装置。
背景技术
根据控制机制的不同, 结构减振控制分为被动控制(包括基础隔振、耗能减振)、主动控制、混合控制及半主动控制。目前土木工程中常用的为被动控制，比较熟悉的如调谐质量阻尼器、调谐液体阻尼器、颗粒阻尼器等；具体耗能装置包括(1)摩擦耗能器(2)粘(弹)性阻尼器(3)金属阻尼器(4)自耗能减振元件等。许多学者对这些阻尼器作用的原理、优化方法作了大量研究，工程技术成熟，减振效果稳定。但在工程广泛应用中，这些阻尼装置也显露出一些不足。例如，多数阻尼器作用机理单一、减振能力有局限；另外，一些阻尼装置在使用过程中也出现负面影响，如颗粒阻尼常响应滞后且产生噪音，金属阻尼器屈服后无法恢复等。所以，需要研究两种或两种以上不同机理混合使用的阻尼装置，来克服或避免单独使用装置时的不足。
发明内容
本发明目的是提供一种综合利用颗粒阻尼与调谐液体阻尼减振机理的混合消能减振阻尼装置，该装置制作简单、减振频带宽、效果理想。
本发明的技术方案如下：
本发明提供的一种综合利用颗粒阻尼与调谐液体阻尼减振机理的混合消能减振阻尼装置，包括容器1、颗粒体系2和粘性液体3，其中：颗粒体系2由固体颗粒体组成，粘性液体3由一种或多种液体混合而成，所述粘性液体3位于容器1内部；颗粒体系2位于粘性液体3内，或漂浮或沉于粘体液体3底部；所述粘性液体3可在容器 1内振荡，其作用机理类似于调谐液体阻尼器，液体相互摩擦耗能，对容器侧压力提供结构回复力，减少结构振幅；所述颗粒体系 2在容器1内相互碰撞、摩擦耗能；粘性液体3与颗粒体系2间或颗粒群间相互摩擦耗能。
本发明中，所述容器1内上部设有多孔板4，防止粘性液体3过分振荡，提高粘性液体3的晃动阻尼。
本发明中，所述多孔板4采用金属网、肋条或浮子等中任一种。
本发明中，所述容器1为圆柱形或矩形结构中任一种。
本发明中，所述容器1可通过固定器或悬吊器5与被减振结构相连，将阻尼器安装在结构上达到耗能减振效果。可采取固定器使阻尼器通过螺母固定于框架结构内部，可采取悬吊器使阻尼器通过吊杆悬吊在主结构内部。
本发明中，所述该粘性液体3可采取粘性系数不同的一种或多种稳定液体，可分层或混合。
本发明与现有技术相比，具有以下优点与有益效果：
1、本发明制作工艺简单，构造明了，易于安装。
2、本发明混合利用颗粒阻尼装置与调谐液体阻尼装置的优点，增大减振频带，增强耗能减振效果。
3、本发明不局限于一阶频率减振，对高阶频率均有一定的减振效果，实现宽频带控制。
4、本发明可以更加有效地控制结构振动，且使用可靠。在使用后不会有出现装置损坏现象。
附图说明
图1是本发明实施例的试验装置的主视图（颗粒沉入底部，安装多孔板）。
图2是本发明实施例的试验装置的主视图（颗粒悬浮，安装多孔板）。
图3是本发明实施例的试验装置的主视图（颗粒沉入底部，未安装多孔板）。
图4是本发明实施例的试验装置的主视图（颗粒悬浮，未安装多孔板）。
图5是本发明实施例的试验装置的俯视图（安装多孔板）。
图6是本发明实施例的试验装置的俯视图（未安装多孔板）。
图7是框架结构固定安装阻尼器的主视图。
图8是框架结构悬吊安装阻尼器的主视图。
图9是框架结构固定安装阻尼器的左视图。
图10是框架结构悬吊安装阻尼器的左视图。
图中标号：1为容器，2为颗粒体系，3为粘性液体，4为多孔板，5为固定器或悬吊器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例做进一步说明：
实施例.1：请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6是本发明试验装置整体结构各个方向视图示意图。
容器1为柱状，容纳所有耗能物质。颗粒体系2由一种或多种材料制成的一种或多种颗粒体组成，其密度与粘性液体3相比，可比粘性液体3明显大或小或者可比拟。粘性液体3由一种或多种稳定液体组成，可分层或混合。其物理性质要求耐热，不易挥发，不易燃，化学性质稳定，粘性系数视所选用颗粒体系2而定。若为多种液体混合使用，要求不能发生过激化学反应，最好不发生任何化学反应；对颗粒体无明显腐蚀作用。多孔板4可防止粘性液体3在阻尼器受振时液体表面过激振荡引起阻尼效果明显降低，可由铁丝网、浮漂等可稳定水面、防止过激振荡的装置代替。固定器可将阻尼器固定在结构上，悬吊装置可将阻尼器悬吊在结构上，根据实际情况选择不同安装方式从而达到耗能减振最佳效果。
具体的，请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6是本发明试验装置整体结构各个方向视图示意图。将一定数量的某种或多种颗粒体组成颗粒体系2置于容器1内，用于碰撞及摩擦耗能减振。之后向容器中注入一定量某种粘性液体3，对容器侧压力提供结构回复力，减小结构振幅。此过程中粘性液体2自身组成分子间及粘性液体3与颗粒体系2摩擦耗能，颗粒体系2自身组成颗粒体间相互碰撞及摩擦耗能。粘性液体3种类与体积可根据实际应用情况进行调节。由于颗粒体系2及粘性液体3种类及数量可调，故颗粒体系2可漂浮在液体表面也可沉入液体于底部，应通过分析进行装置优化并安装。在确定颗粒体系2与粘性液体3后，可由应用环境选择是否将多孔板4或其替代装置设置在容器1的一定位置，用于防止液体过激振荡，提高粘性液体3的晃动阻尼，使装置达到最更佳的减振效果。
在图7、图8、图9、图10所示框架结构安装阻尼器视图中，完成内部结构安装后，进行阻尼器与外部结构的安装。如图7和图9所示阻尼器可采用连接装置固定于结构某位置处；如图8和图10所示也可采用悬吊装置将阻尼器悬吊增大试验装置振荡强度达到减振效果。如图7和图9所示固定安装时未添加多孔板，图8和图10所示悬吊安装时添加多孔板，在实际应用过程中可互相替换，两种安装方式均可实现放板、不放板两种阻尼器的安装。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种混合消能减振阻尼装置，其特征在于包括容器(1)、颗粒体系(2)和粘性液体(3)，其中：颗粒体系(2)由固体颗粒体组成，粘性液体(3)由一种或多种液体混合而成，所述粘性液体(3)位于容器(1)内部；颗粒体系(2)位于粘性液体(3)内，或漂浮或沉于粘体液体(3)底部；所述粘性液体(3)可在容器 (1)内振荡，其作用机理类似于调谐液体阻尼器，液体相互摩擦耗能，对容器侧压力提供结构回复力，减少结构振幅；所述颗粒体系 (2)在容器(1)内相互碰撞、摩擦耗能；粘性液体(3)与颗粒体系(2)间或颗粒群间相互摩擦耗能。
2.根据权利要求1所述的一种混合消能减振阻尼装置，其特征在于所述容器(1)内上部设有多孔板(4)，防止粘性液体(3)过分振荡，提高粘性液体(3)的晃动阻尼。
3.根据权利要求2所述的一种混合消能减振阻尼装置，其特征在于所述多孔板(4)采用金属网、肋条或浮子中任一种。
4.根据权利要求1所述的一种混合消能减振阻尼装置，其特征在于所述容器(1)为圆柱形或矩形结构中任一种。
5.根据权利要求1所述的一种混合消能减振阻尼装置，其特征在于所述容器(1)通过固定器或悬吊器(5)与被减振结构相连，采取固定器使阻尼器通过连接装置固定于框架结构内部，采取悬吊器使阻尼器通过吊杆悬吊装置悬吊在主结构内部。
6.根据权利要求1所述的一种混合消能减振阻尼装置，其特征在于所述该粘性液体(3)采取一种或粘性系数不同的多种稳定液体、分层或混合。
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