CN107217899B - 一种自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器 - Google Patents

一种自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器 Download PDF

Info

Publication number
CN107217899B
CN107217899B CN201710489962.1A CN201710489962A CN107217899B CN 107217899 B CN107217899 B CN 107217899B CN 201710489962 A CN201710489962 A CN 201710489962A CN 107217899 B CN107217899 B CN 107217899B
Authority
CN
China
Prior art keywords
shape memory
memory alloy
displacement
lever
damper
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710489962.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107217899A (zh
Inventor
李宏男
黄宙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian University of Technology
Original Assignee
Dalian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian University of Technology filed Critical Dalian University of Technology
Priority to CN201710489962.1A priority Critical patent/CN107217899B/zh
Publication of CN107217899A publication Critical patent/CN107217899A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107217899B publication Critical patent/CN107217899B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Vibration Dampers (AREA)

Abstract

本发明提供了一种自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器，属于土木工程技术领域。该自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器可以将建筑结构在外荷载作用下梁柱节点处或结构层间产生的相对较小的位移根据需要进行放大，通过限制放大以后的位移，充分发挥阻尼器中形状记忆合金材料的耗能能力，达到更理想的耗能效果。即当建筑结构梁柱节点或层间产生相对较小的位移时，通过杠杆机构把位移放大后传递给形状记忆合金丝，超弹性形状记忆合金材料受拉变形而耗能。本发明的位移放大倍数可根据建筑结构或建筑构件的实际情况进行调整，安装简单，是一种灵活、高效的耗能元件。

Description

一种自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器
技术领域
本发明提供了一种自复位放大位移型形状记忆合金(SMA)阻尼器，可以将建筑结构在外荷载作用下梁柱节点处或结构层间产生的较小的相对位移根据需要进行放大，通过限制放大以后的位移充分发挥超弹性形状记忆合金(SMA)材料的耗能能力，消耗地震能量。适用于工程结构的减振控制，属于土木工程技术领域。
背景技术
建筑结构在受到外界的干扰或激励时都会产生响应，这是因为激励使系统获得了能量的输入。同时，系统又能将输入的能量通过某种机理转变为热能或其他能量形式而消耗掉，使输入能量和耗损能量保持平衡，这种系统耗损能量的能力称为阻尼。对庞大的土木工程结构而言,依靠自身的阻尼耗能特性抵抗外来振动并不可靠。随着新型阻尼耗能技术的不断提出，利用结构添加外部元件或内部添加元件的方式实现结构振动控制方式都体现了较好的控制效果。
结构的耗能减震技术是在结构物的某些部位设置耗能装置，通过耗能装置的滞回变形来耗散或吸收由外力、地震作用或风荷载等输入结构中的能量，以减小主体结构的地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到减震控制的目的。耗能减震技术因其减震机理明确、减震效果显著、构造简单、适用范围广、维护方便等优点而备受关注。
形状记忆合金(ShapeMemoryAlloy，简称SMA)是一种新型的功能材料，具有形状记忆特性、超弹性效应和高阻尼特性，在土木工程结构振动控制领域受到极大关注。超弹性是指合金在外力作用下产生远大于其弹性极限应变量的应变，在卸载时这种应变可自动恢复。SMA装置与传统装置相比，具有耐久性和耐腐蚀性好、使用期限长、允许变形大并且变形可恢复等一系列优点。SMA的超弹性效应是一种特殊的滞回耗能特性，利用这个特性可以研制出性能良好的减振装置，弥补现有常规阻尼器的一些不足。
传统的SMA被动阻尼器利用了SMA的超弹性和高阻尼特性耗散振动能量，不足之处是没有充分发挥SMA可恢复应变(6％—8％)大的特点，因此本设计的SMA阻尼器利用杠杆原理将位移放大后传递给SMA拉索，充分发挥SMA的超弹性滞回耗能特性。
发明内容
本发明旨在研制一种新型自复位放大位移型形状记忆合金(SMA)阻尼器，可以将建筑结构在外荷载作用下梁柱节点处或结构层间产生的较小的相对位移根据需要进行放大，充分发挥SMA的超弹性滞回耗能特性，实现建筑结构消能减震的效果。
本发明的技术方案：
一种自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器，所述的自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器包括套筒1、拉压杆2、固定板3、支撑板4、杠杆5、形状记忆合金丝6、紧压螺栓7、双U形滑槽孔洞8、圆柱卡头9、连轴10、约束机构11和套筒滑道12；阻尼器主体结构相对拉压杆为四周对称；
所述的固定板3为圆盘结构，两块固定板3通过四根支撑板4垂直固接，形成主体框架，支撑板4的正中间位置开双U形滑槽孔洞8；所述的套筒1垂直穿过固定板3的中心位置处并固定；所述的拉压杆2穿过两端的套筒1和位于两套筒1间的约束机构11，其中拉压杆2右端贯穿套筒1并凸出，拉压杆2左端与套筒1端部留有距离，形成内部空腔，拉压杆2中间与约束机构11焊接；所述的约束机构11对称布置，中间形成圆形孔洞；所述的连轴10穿过约束机构11的圆形孔洞，杠杆5一端与连轴10固接；杠杆5的中部与圆柱卡头9固接，圆柱卡头9卡在支撑板4中间的双U形滑槽孔洞8内；形状记忆合金丝6两端通过紧压螺栓7固定在固定板3和杠杆5端部；
当建筑结构带动拉压杆2做往复运动时，通过杠杆机构将位移行程放大后传递到杠杆5末端，杠杆5末端往复运动带动形状记忆合金丝受拉伸长变形而耗能。
本发明的有益效果：
1、通过杠杆原理将建筑结构梁柱节点处或结构层间产生的相对较小的位移根据需要进行放大，通过限制放大以后的位移，充分发挥形状记忆合金(SMA)材料的耗能能力，达到更理想的耗能效果。即当拉压杆2做位移行程为β的往复运动时，通过杠杆机构把位移传递给形状记忆合金(SMA)丝6，不管拉压杆2是受推力还是拉力，总有一端SMA丝受到拉力作用伸长变形而耗能，伸长量为
Figure GDA0003909673130000031
放大倍数即为
Figure GDA0003909673130000032
2、可以通过调节支撑板4距离拉压杆2和形状记忆合金(SMA)丝6的垂直距离即杠杆的力臂大小来调节位移放大倍数
Figure GDA0003909673130000033
达到调节耗能效果的目的。
3、可以通过调节紧压螺栓7的预紧力来调节形状记忆合金(SMA)丝6的预拉力，达到调节耗能效果的目的。
4、可以通过调节形状记忆合金(SMA)丝6的截面半径和使用数量来调节阻尼器耗能能力。
5、由于形状记忆合金(SMA)丝6的超弹性特性，本发明自复位能力强。
6、本发明的耗能放大倍数及耗能效果可根据建筑结构或建筑构件的实际情况进行调整，构造简单，零件较少，制作和安装过程方便，适用性强，便于维护，能有效提高结构的抗振性能，具有广阔的推广市场和应用前景。
附图说明
图1是本发明的剖面结构示意图。
图2是本发明图1的a-a截面剖面图。
图3是本发明图1的b-b截面剖面图。
图4是本发明的左立面图。
图5是本发明的右立面图。
图6是本发明第一种安装位置示意图。
图7是本发明第二种安装位置示意图。
图中：1套筒2拉压杆3固定板4支撑板5杠杆6形状记忆合金(SMA)丝7紧压螺栓8双U形滑槽孔洞9圆柱卡头10连轴11约束机构12套筒滑道。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
一种自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器，所述的自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器包括套筒1、拉压杆2、固定板3、支撑板4、杠杆5、形状记忆合金丝6、紧压螺栓7、双U形滑槽孔洞8、圆柱卡头9、连轴10、约束机构11和套筒滑道12；阻尼器主体结构相对拉压杆为四周对称；
所述的固定板3为圆盘结构，两块固定板3通过四根支撑板4垂直固接，形成主体框架，支撑板4的正中间位置开双U形滑槽孔洞8；所述的套筒1垂直穿过固定板3的中心位置处并固定；所述的拉压杆2穿过两端的套筒1和位于两套筒1间的约束机构11，其中拉压杆2右端贯穿套筒1并凸出，拉压杆2左端与套筒1端部留有距离，形成内部空腔，拉压杆2中间与约束机构11焊接；所述的约束机构11对称布置，中间形成圆形孔洞；所述的连轴10穿过约束机构11的圆形孔洞，杠杆5一端与连轴10固接；杠杆5的中部与圆柱卡头9固接，圆柱卡头9卡在支撑板4中间的双U形滑槽孔洞8内；形状记忆合金丝6两端通过紧压螺栓7固定在固定板3和杠杆5端部；
当建筑结构带动拉压杆2做往复运动时，通过杠杆机构将位移行程放大后传递到杠杆5末端，杠杆5末端往复运动带动形状记忆合金丝受拉伸长变形而耗能。
所述的套筒1内环面设置套筒滑道12，拉压杆2在套筒1里无摩擦地来回滑动。
当拉压杆2做位移行程为β的往复运动时，通过杠杆机构把位移传递给形状记忆合金丝6，无论拉压杆2是受推力还是拉力，总有一端形状记忆合金丝6受到拉力作用伸长变形而耗能，伸长量为
Figure GDA0003909673130000051
放大倍数即为
Figure GDA0003909673130000052
其中，m为形状记忆合金丝6的中心到圆柱卡头9的中心的垂直距离，n为圆柱卡头9的中心到连轴10的中心的垂直距离。
通过调节紧压螺栓7的预紧力来调节形状记忆合金丝6的预拉力。
通过调节形状记忆合金丝6的截面半径和使用数量来调节阻尼器耗能能力。

Claims (3)

1.一种自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器，其特征在于，所述的自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器包括套筒(1)、拉压杆(2)、固定板(3)、支撑板(4)、杠杆(5)、形状记忆合金丝(6)、紧压螺栓(7)、双U形滑槽孔洞(8)、圆柱卡头(9)、连轴(10)、约束机构(11)和套筒滑道(12)；阻尼器主体结构相对拉压杆为四周对称；
所述的固定板(3)为圆盘结构，两块固定板(3)通过四根支撑板(4)垂直固接，形成主体框架，支撑板(4)的正中间位置开双U形滑槽孔洞(8)；所述的套筒(1)垂直穿过固定板(3)的中心位置处并固定；所述的拉压杆(2)穿过两端的套筒(1)和位于两套筒(1)间的约束机构(11)，其中拉压杆(2)右端贯穿套筒(1)并凸出，拉压杆(2)左端与套筒(1)端部留有距离，形成内部空腔，拉压杆(2)中间与约束机构(11)焊接；所述的约束机构(11)对称布置，中间形成圆形孔洞；所述的连轴(10)穿过约束机构(11)的圆形孔洞，杠杆(5)一端与连轴(10)固接；杠杆(5)的中部与圆柱卡头(9)固接，圆柱卡头(9)卡在支撑板(4)中间的双U形滑槽孔洞(8)内；形状记忆合金丝(6)两端通过紧压螺栓(7)固定在固定板(3)和杠杆(5)端部；
当建筑结构带动拉压杆(2)做往复运动时，通过杠杆机构将位移行程放大后传递到杠杆(5)末端，杠杆(5)末端往复运动带动形状记忆合金丝受拉伸长变形而耗能；当拉压杆(2)做位移行程为β的往复运动时，通过杠杆机构把位移传递给形状记忆合金丝(6)，无论拉压杆(2)是受推力还是拉力，总有一端形状记忆合金丝(6)受到拉力作用伸长变形而耗能，伸长量为
Figure FDA0003909673120000011
放大倍数即为
Figure FDA0003909673120000012
其中，m为形状记忆合金丝(6)的中心到圆柱卡头(9)的中心的垂直距离，n为圆柱卡头(9)的中心到连轴(10)的中心的垂直距离；
所述的套筒(1)内环面设置套筒滑道(12)，拉压杆(2)在套筒(1)里无摩擦地来回滑动。
2.根据权利要求1所述的自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器，其特征在于，通过调节紧压螺栓(7)的预紧力来调节形状记忆合金丝(6)的预拉力。
3.根据权利要求1或2所述的自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器，其特征在于，通过调节形状记忆合金丝(6)的截面半径和使用数量来调节阻尼器耗能能力。
CN201710489962.1A 2017-06-26 2017-06-26 一种自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器 Active CN107217899B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710489962.1A CN107217899B (zh) 2017-06-26 2017-06-26 一种自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710489962.1A CN107217899B (zh) 2017-06-26 2017-06-26 一种自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107217899A CN107217899A (zh) 2017-09-29
CN107217899B true CN107217899B (zh) 2022-12-20

Family

ID=59950150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710489962.1A Active CN107217899B (zh) 2017-06-26 2017-06-26 一种自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107217899B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109653958B (zh) * 2018-12-26 2020-01-10 长沙理工大学 自复位橡胶阻尼耗能装置
CN110318480B (zh) * 2019-07-31 2024-06-21 哈尔滨工业大学 一种放大位移型拉压可恢复阻尼器
CN110499836B (zh) * 2019-09-20 2024-01-30 大连理工大学 基于电涡流和形状记忆合金技术的自复位调谐质量阻尼器
CN111207174B (zh) * 2020-03-20 2024-05-31 扬州大学 一种基于形状记忆合金的位移放大型自复位阻尼器
CN112301879B (zh) * 2020-10-07 2024-06-14 大连理工大学 一种水平全方向位移放大型sma耗能减震装置
CN113073748B (zh) * 2021-03-16 2022-09-09 北京工业大学 一种具有位移二次放大和触发自复位功能的复合耗能体系
CN114645581B (zh) * 2022-04-16 2023-11-24 北京工业大学 基于形状记忆合金材料的位移放大型自复位阻尼器
CN114645582B (zh) * 2022-04-16 2023-06-27 北京工业大学 基于形状记忆合金材料的变刚度自复位阻尼器
CN115538835B (zh) * 2022-11-03 2024-01-05 北京工业大学 一种自复位旋转放大摩擦耗能阻尼器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6840016B1 (en) * 1999-08-03 2005-01-11 Imad H. Mualla Device for damping movements of structural elements and a bracing system
CN101070716A (zh) * 2007-04-06 2007-11-14 大连理工大学 自复位超弹性形状记忆合金阻尼器
CN101070715B (zh) * 2007-04-06 2010-09-08 大连理工大学 耗能-复位形状记忆合金阻尼器
CN201785888U (zh) * 2010-07-13 2011-04-06 西安建筑科技大学 一种形状记忆合金自传感阻尼器
CN104499594B (zh) * 2014-12-16 2016-09-07 湖南科技大学 位移旋转放大型形状记忆合金阻尼器
CN106284726A (zh) * 2016-08-12 2017-01-04 上海大学 一种可变放大倍率阻尼器连接装置
CN207080002U (zh) * 2017-06-26 2018-03-09 大连理工大学 一种自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器

Also Published As

Publication number Publication date
CN107217899A (zh) 2017-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107217899B (zh) 一种自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器
TW520422B (en) Inflated ball-type damping and shock-absorbing device
CN109798011B (zh) 串联碟簧大变形耗能梁柱节点
CN101654935B (zh) 形状记忆合金自复位形变耗能阻尼器
CN109024960B (zh) 一种sma自复位摩擦阻尼器
CN105625599B (zh) 一种自复位形状记忆合金‑挤压型铅复合耗能阻尼器
CN102287015B (zh) 自复位金属阻尼器
CN110158803B (zh) 隔震支座的多方向减震与抗拉拔装置及其隔减振方法
CN106438805B (zh) 一种拉杆导向式复合弹簧阻尼器
CN107366373A (zh) 一种带自复位耗能支撑的钢板剪力墙
CN211200786U (zh) 具有常阻尼特征与抗拉功能的隔震支座
CN108385520B (zh) 摩擦型预压弹簧自复位耗能拉索支撑
CN110924550A (zh) 具有常阻尼特征与抗拉功能的隔震支座
CN110350459B (zh) 一种输电线路耐张塔减震阻尼器及其安装结构
CN203654506U (zh) 弓形软钢弹簧片拉压阻尼器
CN210421490U (zh) 一种具有自复位功能的sma-木质摩擦阻尼器
CN108951924A (zh) 一种多重耗能剪切阻尼器
CN106245803B (zh) 一种可调节早期刚度的橡胶阻尼器
CN201027893Y (zh) 压力限阀液压阻尼器
CN114673758B (zh) 一种基于正负刚度减振技术的钻孔装置
CN207080002U (zh) 一种自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器
CN106286699B (zh) 一种可调节早期刚度的复合弹簧阻尼器
CN104405056A (zh) 圆柱体组装式钢铅阻尼器
CN206397239U (zh) 一种阻尼器用位移限定器
CN106351353B (zh) 一种早期刚度可调的螺旋弹簧阻尼器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant