CN108547496A - 复合磁流变液颗粒阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合磁流变液颗粒阻尼器，包括励磁线圈、弹簧、颗粒、挡板、空隙、滚轮、吸震橡胶垫、磁流变液。颗粒群由隔板分两层布置于腔体内，磁流变液填充与腔体和钢筒之间，钢筒外绕线圈产生励磁电流作用于磁流变液。在地震或风荷载作用下，颗粒间碰撞摩擦和磁流变液剪切力输出阻尼力调节结构震动，在保留了传统颗粒阻尼器优良消能减震性能的基础上，设计引入了磁流变液阻尼器的减震机理，进一步提高了颗粒阻尼器的减震性能。

Description

复合磁流变液颗粒阻尼器
技术领域
本发明涉及一种复合磁流变液颗粒阻尼器，即在颗粒腔体外填充磁流变液，同时通过励磁电流产生磁场作用于磁流变液，通过颗粒间碰撞摩擦和磁流变液剪切力输出阻尼力调节结构震动，属于土木结构（包括高层建筑、高耸结构和桥梁结构等）震动控制领域。
背景技术
针对传统消能减震构件（如粘滞阻尼器与调谐质量阻尼器）在结构减震中难以规避的不足，一种新型阻尼器——颗粒阻尼器（particle damping, PD）在建筑结构工程中得到引入与应用，不仅在一定程度上弥补了传统阻尼器减震性能的缺失，而且在实际应用中也取得了初步的可喜的进展。与此同时，颗粒阻尼器的研究与应用目前尚处于初步阶段，其自身也存在着一些弊端与不足，如颗粒阻尼器中颗粒产生碰撞的加速度阈值对质量块位移加速度的最低限制使得颗粒阻尼器具有一定的时滞性，以及阻尼器在工作过程中依赖于被动控制并会产生较大噪音等。因此，本项目提出一种新型复合磁流变液颗粒阻尼器，即在颗粒腔体外填充磁流变液，同时通过励磁电流产生磁场作用于磁流变液。该项目在保留了传统颗粒阻尼器优良消能减震性能的基础上，设计引入了磁流变液阻尼器的减震机理，有效改善了传统颗粒阻尼器的时滞性和噪音较大等不足，进一步提高了颗粒阻尼器的减震性能，实现了颗粒阻尼器由被动控制向主动控制的转变，在结构抗震和智能控制领域中，具有重大的工程实际意义。
发明内容
为了解决传统颗粒阻尼器中颗粒产生碰撞的加速度阈值对质量块位移加速度的最低限制使得颗粒阻尼器具有一定的时滞性，以及由于颗粒尺寸一致而碰撞次数较少、颗粒堆叠导致的耗能能力有限的问题，基于传统颗粒阻尼器提出了一种新型复合颗粒阻尼器，在保留传统颗粒阻尼器优良消能减震性能的基础上，设计引入磁流变液阻尼器的减震机理，以减小传统颗粒阻尼器的时滞性，同时提高减震效果的目的。
本发明提出的一种复合磁流变液颗粒阻尼器，包括励磁线圈1、弹簧2、颗粒3、挡板4、空隙5、滚轮6、吸震橡胶垫7、磁流变液9、楼板8、腔体10和钢筒11，其中：腔体10底部设有滚轮6，滚轮6位于钢筒11内底部上方；腔体10两侧通过弹簧2与钢筒11内壁相连，腔体10内通过隔板分为上下两部分，腔体内上下两部布置有颗粒3；钢筒11顶部下方设有挡板4，腔体10顶部和所述挡板4之间存在空隙5；钢筒11外围设有励磁线圈1，腔体10和钢筒11之间填充有磁流变液8；钢筒11通过吸震橡胶垫7固定于楼板8上；励磁线圈1连接位移传感器，位移传感器连接计算机DIP系统；励磁线圈1通过位移传感器采集地震数据，经计算机DIP系统控制输出电流。
本发明中，弹簧2平行对称分布于腔体10侧表面与钢筒11之间。
本发明中，滚轮6为水平轴承滚轮，均布于腔体10下方，提供竖向支撑，滚轮6下方设有导轨。
本发明中，吸震橡胶垫7预装于钢筒11底部四角，并支撑于楼板8上。
本发明中，所述颗粒3由统一粒径的颗粒组成，所述颗粒为球形颗粒，所述颗粒为钢球、混凝土球、玻璃球或陶瓷球中的任一种或多种。
本发明中，所述颗粒3在水平面投影面积为腔体单元水平面积的35%-55%，颗粒3的体积为腔体单元体积的10%-20%。
基于传统颗粒阻尼器，本发明的有益效果在于：
（1）在保留了传统颗粒阻尼器优良减震性能的基础上，减小了颗粒阻尼器的时滞性，提高了前期地震响应效果；
（2）引入了磁流变液阻尼器减震机理，实现了颗粒阻尼器由被动控制向主动控制的转变；
（3）精减了传统阻尼器中阻尼单元部分，有利于阻尼器体积优化；颗粒腔体周围填充磁流变液，有利于控制噪音。
附图说明
图1为本发明复合磁流变液颗粒阻尼器总体结构示意图；
图中标号：1为励磁线圈、2为弹簧、3为颗粒、4为挡板、5为空隙、6为滚轮、7为吸震橡胶垫、8为楼板、9为磁流变液、10为腔体、11为钢筒。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。
实施例1：图1为本发明复合磁流变液颗粒阻尼器总体结构示意图，包括励磁线圈1、弹簧2、颗粒3、挡板4、空隙5、滚轮6、吸震橡胶垫7和磁流变液8。励磁线圈1通过位移传感器采集地震数据，经计算机DIP系统控制输出电流；弹簧2平行对称分布于腔体侧表面与钢筒内壁连接，预拉100mm；颗粒3由统一粒径的颗粒组成，经腔体中间的隔板分布于腔体上下两层，包括钢球、混凝土球、玻璃球或陶瓷球中的任一种或多种；颗粒群3在水平面投影面积为阻尼器腔体单元水平面积的35%-55%，颗粒群3的体积为阻尼器腔体单元体积的10%-20%；挡板4焊结与钢筒上盖板内壁，与腔体上沿构成空隙5；滚轮6位水平轴承滚轮，轴承焊接均布于腔体下方提供竖向支撑，下设导轨；吸震橡胶垫7预装在钢筒底部四角，将整个阻尼装置支撑于楼板；磁流变液8填充于腔体于钢筒之间，采用MFR悬浮体智能材料。该系统完全由可拆卸部件组成，安装十分方便。

Claims (6)

1.一种复合磁流变液颗粒阻尼器，包括励磁线圈（1）、弹簧（2）、颗粒（3）、挡板（4）、空隙（5）、滚轮（6）、吸震橡胶垫（7）、磁流变液（9）、楼板（8）、腔体（10）和钢筒（11），其特征在于：腔体（10）底部设有滚轮（6），滚轮（6）位于钢筒（11）内底部上方；腔体（10）两侧通过弹簧（2）与钢筒（11）内壁相连，腔体（10）内通过隔板分为上下两部分，腔体内上下两部布置有颗粒（3）；钢筒（11）顶部下方设有挡板（4），腔体（10）顶部和所述挡板（4）之间存在空隙（5）；钢筒（11）外围设有励磁线圈（1），腔体（10）和钢筒（11）之间填充有磁流变液（8）；钢筒（11）通过吸震橡胶垫（7）固定于楼板（8）上；励磁线圈（1）连接位移传感器，位移传感器连接计算机DIP系统；励磁线圈（1）通过位移传感器采集地震数据，经计算机DIP系统控制输出电流。
2.根据权利要求1所述的一种复合磁流变液颗粒阻尼器，其特征在于弹簧（2）平行对称分布于腔体（10）侧表面与钢筒（11）之间。
3.根据权利要求1所述的一种复合磁流变液颗粒阻尼器，其特征在于滚轮（6）为水平轴承滚轮，均布于腔体（10）下方，提供竖向支撑，滚轮（6）下方设有导轨。
4.根据权利要求1所述的一种复合磁流变液颗粒阻尼器，其特征在于吸震橡胶垫（7）预装于钢筒（11）底部四角，并支撑于楼板（8）上。
5.根据权利要求1所述的一种复合磁流变液颗粒阻尼器，其特征在于所述颗粒（3） 由统一粒径的颗粒组成，所述颗粒为球形颗粒，所述颗粒为钢球、混凝土球、玻璃球或陶瓷球中的任一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种复合磁流变液颗粒阻尼器，其特征在于所述颗粒（3）在水平面投影面积为腔体单元水平面积的35%-55%，颗粒（3）的体积为腔体单元体积的10%-20%。
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