CN103899705A - 一种复合形状记忆合金阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种复合形状记忆合金阻尼器，包括上连接钢板、下连接钢板、核心耗能元件、上带孔钢柱、下带孔钢柱，核心耗能元件固定在上连接钢板和下连接钢板之间，上连接钢板和下连接钢板的边数相同，上连接钢板的各个顶点上安装上带孔钢柱，下连接钢板的各个边的中点处安装下带孔钢柱，上带孔钢柱和下带孔钢柱均位于上连接钢板和下连接钢板之间，相邻的两个上带孔钢柱与位于其之间的下带孔钢柱通过上带孔钢柱和下带孔钢柱上的孔穿过形状记忆合金丝束，形状记忆合金丝束的两个端部安装夹具，形状记忆合金丝束通过夹具与上带孔钢柱固定。本发明可提高竖向抗拉拔能力，减少了零部件数量，并且力学强度高、稳定性好。

Description

一种复合形状记忆合金阻尼器

技术领域

本发明涉及的是一种减振装置，具体地说是阻尼器。

背景技术

近年来，由于工业的发展和生产的需要，对设备的精密度和使用环境提出了新的要求，尤其是在航空航天、舰船等高精尖国防领域。在现代技术研究中，振动基本上都是作为有害的方面进行研究并且控制的。一方面机械设备在使用过程中总是不可避免的带有自振或强迫振动，另一方面振动的存在总是影响各种精密仪器仪表的正常运行，还造成环境的噪声污染。因此振动的控制显得尤为重要。

橡胶材料作为目前减振领域最常用的材料，是一种现今为止研究较为成熟的材料之一。但是它有其固有的缺点，比如高温老化、低温脆化及隔震频带较窄等问题，不能实现对多频特征的振动波进行有效减振、隔振。形状记忆合金作为一种全新的功能材料，具有很多与众不同的特殊性质，在科学研究与实际应用中得到了大量的应用。形状记忆合金具有极强的变形恢复能力，在振动变形中产生的残余应变可较快恢复，同时，形状记忆合金因为具有超弹性效应，可以提供较大的阻尼，消耗振动传递的能量，从而增强系统整体的抗震能力。此外，形状记忆合金还具有抗疲劳、抗扭性及生物相容性等优点，对工作环境的适应能力更强。利用形状记忆合金材料制作被动耗能阻尼器已有相关发明，但以往的研究发明仍不尽完善。在公开号为CN2716377的发明中，将形状记忆合金丝交叉沿对角线方向连接在上下两个钢板上，上下两个连接钢板中间有铅芯。发明主要考虑了装置受拉时起到的耗能作用，在压缩状态下形状记忆合金的利用率偏低，没有发挥出其滞回耗能的特性。

发明内容

本发明的目的在于提供可提高竖向抗拉拔能力的一种复合形状记忆合金阻尼器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种复合形状记忆合金阻尼器，其特征是：包括上连接钢板、下连接钢板、核心耗能元件、上带孔钢柱、下带孔钢柱，核心耗能元件固定在上连接钢板和下连接钢板之间，上连接钢板和下连接钢板的边数相同，上连接钢板和下连接钢板的边与边、顶点与顶点之间分别相对应布置，上连接钢板的各个顶点上安装上带孔钢柱，下连接钢板的各个边的中点处安装下带孔钢柱，上带孔钢柱和下带孔钢柱均位于上连接钢板和下连接钢板之间，相邻的两个上带孔钢柱与位于其之间的下带孔钢柱通过上带孔钢柱和下带孔钢柱上的孔穿过形状记忆合金丝束，形状记忆合金丝束的两个端部安装夹具，形状记忆合金丝束通过夹具与上带孔钢柱固定。

本发明还可以包括：

1、所述的核心耗能元件为泡沫橡胶隔振垫。

2、所述的形状记忆合金丝束为NiTi记忆合金丝制成的绞线。

3、所述的上连接钢板、下连接钢板均为四边形或均为六边形，核心耗能元件与上连接钢板、下连接钢板的形状相同。

本发明的优势在于：

良好的耗能减震能力；在连接钢板上加装连接钢柱，利用装置结构特性，无论受拉还是受压，保证形状记忆合金束始终处于循环加载-卸载过程中，耗能效果好。核心元件的弹性性能也提高了装置的往复运动效率。

结构简单；加工方便。

可设计能力强；可根据环境需要，设计成其他类似多边形装置。根据需求可在夹具处添加预紧装置，可添加限位外壳等。

占用空间小，与传统竖向拉伸阻尼器相比，占用空间较小，稳定性好。

试验证明，本发明利用常温下为奥氏体状态的形状记忆合金材料(SMA)的超弹性提高了隔震效果。由于添加核心耗能元件，使得耗能效果加强，其结构新颖合理，提高了形状记忆合金丝在或拉或压情况下的利用率，而且易于加工，使用方便灵活，适用性强，用于精密机械设备的抗震防护可以起到很好的效果，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明上下连接钢板为四边形时的结构示意图；

图2为本发明上下连接钢板为四边形时的俯视图（去掉上连接钢板）；

图3为本发明上下连接钢板为六边形时的结构示意图；

图4为本发明上下连接钢板为六边形时的俯视图（去掉上连接钢板）；

图5a为本发明第一种夹具的上半部分示意图a，图5b为本发明第一种夹具的上半部分示意图b；

图6a为本发明第一种夹具的下半部分示意图a，图6b为本发明第一种夹具的下半部分示意图b，图6c为本发明第一种夹具的下半部分示意图c；

图7a为本发明第二种夹具的上半部分示意图a，图7b为本发明第二种夹具的上半部分示意图b（下半部分与上半部分相同）。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～7，本发明涉及由核心耗能元件1、上连接钢板2、下连接钢板3、形状记忆合金丝束4、带孔钢柱5、夹具6组成的复合形状记忆合金阻尼器，上连接钢板2和下连接钢板3中间固定核心耗能元件1，核心耗能元件1为橡胶隔振垫，在上连接钢板2的四个顶点和下连接钢板3的四边中点分别固定四个带孔钢柱，四组形状记忆合金丝束4穿过带孔钢柱5环绕在核心耗能元件1周围，两端分别用夹具6拉紧固定。形状记忆合金丝束4是由NiTi记忆合金丝制成的绞线。

本发明一种复合形状记忆合金阻尼器，其由核心耗能元件1、上连接钢板2、下连接钢板3、形状记忆合金丝束4、带孔钢柱5、夹具6组成，其中所述上连接钢板2和所述下连接钢板3中间固定所述核心耗能元件1，四组所述形状记忆合金丝束4穿过所述带孔钢柱5环绕在所述核心耗能元件1周围，两端分别用所述夹具6拉紧固定，所述带孔钢柱5固定于所述上连接钢板2的四个顶点和所述下连接钢板3的四边中点。

形状记忆合金丝束4是由形状记忆合金丝制成的绞线，其穿过所述带孔钢柱5环绕在所述核心耗能元件1周围，两端分别用所述夹具6拉紧固定。

核心耗能元件1为泡沫橡胶。

核心耗能元件1在所述上连接钢板2、所述下连接钢板3可呈四角形布置，亦可成六边形及其他多边形布置。

本发明涉及由核心耗能元件1、上连接钢板2、下连接钢板3、形状记忆合金丝束4、带孔钢柱5、夹具6组成的复合形状记忆合金阻尼器，上连接钢板2和下连接钢板3中间固定核心耗能元件1，由于其自身弹性较强，提高了装置往复运动效率。四组形状记忆合金丝束4穿过带孔钢柱5环绕在核心耗能元件1周围，两端分别用夹具6拉紧固定。从而保证了形状记忆合金丝始终处于拉伸工作状态。带孔钢柱5固定于上连接钢板2的四个顶点和下连接钢板3的四边中点。形状记忆合金丝束4是由NiTi记忆合金丝制成的绞线。压力作用下，上连接钢板2不断靠近下连接钢板3，上连接钢板2连接的带孔钢柱5随之下降，下连接钢板3连接带孔钢柱5不动，由于四组形状记忆合金丝束4穿过下连接钢板3链接的钢柱圆孔被夹具6固定在上连接钢板2连接的带孔钢柱5的两端，因此产生拉伸变形，同时核心耗能元件1受压变形。压缩结束后，由于耗能元件1的弹性变形能力，提高了装置的往复运动的效率。拉力作用下的工作原理与受压时相同，此时核心耗能元件1受拉变形。

核心耗能元件1为四方体，核心耗能元件1与上连接钢板2、下连接钢板3采用胶粘接方式固定。

形状记忆合金丝束4为超弹性性形状记忆合金，可根据实际需要在每对带孔钢柱间设置一组或多组合金丝束。

本发明所提出的装置利用了形状记忆合金滞回耗能特性即因内部晶体结构发生变化而吸收由外力和相变位移所一起的能量，结合结构减振特性，可将该阻尼器合理安装于特定位置，如振动敏感部位，实现减震效果。

Claims (5)

1.一种复合形状记忆合金阻尼器，其特征是：包括上连接钢板、下连接钢板、核心耗能元件、上带孔钢柱、下带孔钢柱，核心耗能元件固定在上连接钢板和下连接钢板之间，上连接钢板和下连接钢板的边数相同，上连接钢板和下连接钢板的边与边、顶点与顶点之间分别相对应布置，上连接钢板的各个顶点上安装上带孔钢柱，下连接钢板的各个边的中点处安装下带孔钢柱，上带孔钢柱和下带孔钢柱均位于上连接钢板和下连接钢板之间，相邻的两个上带孔钢柱与位于其之间的下带孔钢柱通过上带孔钢柱和下带孔钢柱上的孔穿过形状记忆合金丝束，形状记忆合金丝束的两个端部安装夹具，形状记忆合金丝束通过夹具与上带孔钢柱固定。

2.根据权利要求1所述的一种复合形状记忆合金阻尼器，其特征是：所述的核心耗能元件为泡沫橡胶隔振垫。

3.根据权利要求1或2所述的一种复合形状记忆合金阻尼器，其特征是：所述的形状记忆合金丝束为NiTi记忆合金丝制成的绞线。

4.根据权利要求1或2所述的一种复合形状记忆合金阻尼器，其特征是：所述的上连接钢板、下连接钢板均为四边形或均为六边形，核心耗能元件与上连接钢板、下连接钢板的形状相同。

5.根据权利要求3所述的一种复合形状记忆合金阻尼器，其特征是：所述的上连接钢板、下连接钢板均为四边形或均为六边形，核心耗能元件与上连接钢板、下连接钢板的形状相同。

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