CN110296173A - 一种双u型缓冲支座及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种双U型缓冲支座及其制作方法。本发明公开了一种双U型缓冲支座，包括双U型构件，双U型构件包括其中一个开口端相连的一个U型构件和一个倒U型构件，双U型构件连接侧长度大于开口侧长度之和，双U型构件连接侧固接于第一圆环外侧，倒U型构件的开口端固接于第二圆环内侧，U型构件的开口端固接于第三圆环内侧，本发明还公开了上述支座的制作方法，将钢材切割成不同长度宽度和厚度的钢带，将钢带弯曲为倒U型构件和U型构件和三个不同圆环，然后将倒U型构件和U型构件焊接为双U型构件，再将圆环与双U型构件焊接得到双U型缓冲支座。本发明一种双U型缓冲支座具有缓冲变形行程大，承载冲击能力强并且可以重复使用的优点。
Description
技术领域
本发明属于冲击防护工程结构技术领域，涉及一种双U型缓冲支座，还涉及该双U型缓冲支座的制作方法。
背景技术
随着科技的进步，各种车辆、船舶、飞行器的数量越来越多，速度越来越快，碰撞事故也随之日益增加，而解决碰撞事故的主要途径是提高结构自身的耐撞性能以及具有良好耗能缓冲性能的防护装置。
传统承载结构在工作荷载下仅发生很小的弹性变形，而能量吸收结构能够承受冲击，爆炸等短暂而强烈的动荷载作用，因此能量吸收结构与传统承载结构的设计和分析明显不同：其变形和失效模式涉及几何大变形过程，应变强化效应、弯曲和拉伸等不同变形模式，应变率效应等多因素相互作用。故大多数能量吸收装置都采用韧性金属材料，最常用的是低碳钢和铝合金。
能量吸收系统，主要是由具有能量吸收性能的元件构成的。利用塑性变形来吸收能量的最简单元件，是承受单轴拉伸的金属丝、板条或圆管。其优点是结构简单可靠。缺点是，由于颈缩等拉伸失稳现象的出现，行程一般较小，所承受的应力在材料的弹性极限和强度极限之间，应用范围受限。现有的吸能装置，一般采用W形、Z形或其他形状的弯曲元件，其受冲击时在折角处产生塑性铰，但是这类结构的塑性变形总是集中在有限个塑性铰附近的小区域，不能发挥全部材料的耗能潜力，通常只能得到比较低的比耗能，而且形变发生后不能重复进行使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种双U型缓冲支座，解决了现有技术中存在的压缩行程小，抗压承载力差，不能重复使用的问题。
本发明的另一目的是提供上述双U型缓冲支座的制作方法。
本发明所采用的技术方案是，一种双U型缓冲支座，包括双U型构件、第一圆环、第二圆环和第三圆环，双U型构件包括一个U型构件和一个倒U型构件，U型构件的一个开口端和倒U型构件的一个开口端相连，双U型构件连接侧长度大于开口侧长度之和，双U型构件至少有两个，双U型构件连接侧背于开口侧一面固接于第一圆环外侧，倒U型构件的开口端外侧固接于第二圆环内侧，U型构件的开口端外侧固接于第三圆环内侧。
本发明的特点还在于：
倒U型构件的开口直径小于U型构件的开口直径。
双U型构件的开口侧位于同一侧。
双U型构件有四个。
双U型构件、第一圆环、第二圆环以及第三圆环的材质均为钢材材。
倒U型构件的厚度小于U型构件的厚度。
本发明所采用的另一个技术方案是，一种双U型缓冲支座的制作方法，包括如下步骤：
步骤1、选择表面没有孔洞或者裂纹等明显缺陷的钢材；
步骤2、将步骤1挑选的钢材进行切割，切割为宽度20-30mm，厚度4mm-5mm，长度159mm的第一钢带四块，切割为宽度20-30mm，厚度5mm-6mm，长度221mm的第二钢带四块，切割为宽度75-85mm，厚度3-4mm，长度92πmm的第三钢带一块，切割为宽度35-45mm，厚度3-4mm，长度26πmm的第四钢带一块，切割为宽度95-105mm，厚度3-4mm，长度135πmm的第五钢带一块；
步骤3、分别取步骤2切割得到的第一钢带和第二钢带各一块，分别将第一钢带和第二钢带的两端均分别预留20mm、60mm供后续连接用，中间部分弯曲为半径为25mm、45mm的半圆，再将第一钢带和第二钢带的预留60mm一端对接焊缝连接，且弯曲部分位于同一侧，得到双U型构件；
步骤4、将步骤3重复4次得到4个相同的双U型构件；
步骤5、将步骤2切割得到的第三钢带、第四钢带和第五钢带分别弯曲为直径92mm、26mm、135mm的圆环，并将圆环连接处焊接得到第二圆环、第一圆环和第三圆环；
步骤6、将步骤4得到的4个双U型构件开口侧向外且均匀分布的焊接于第一圆环外侧，双U型构件上的焊接点为U型构件和倒U型构件的连接处，得到初级双U型缓冲支座；
步骤7、将步骤5得到的第二圆环和第三圆环分别套接于步骤6得到的初级双U型缓冲支座中四个双U型构件的倒U型构件开口端外侧和U型构件开口端外侧，并在连接点处进行焊接，即可得到双U型缓冲支座。
本发明的特点还在于：
第一钢带宽度为30mm，厚度为5mm，长度为159mm，第二钢带宽度为30mm，厚度为6mm，长度为159mm，第三钢带宽度为80mm，厚度为4mm，长度为92πmm，第四钢带宽度为40mm，厚度为4mm，长度为26πmm，第五钢带宽度为100mm，厚度为4mm，长度为135πmm。
本发明的有益效果是：
(1)本发明一种双U型缓冲支座在塑性阶段有足够长的变形，且结构在变形过程中反力保持恒定，即提供了足够长的行程，又不会产生太大的反力。
(2)本发明一种双U型缓冲支座的耗能效果随支座竖向几何变形几乎呈线性增长。
(3)本发明一种双U型缓冲支座在耗能缓冲过程中主要以几何大变形为主，未发生较大的材料塑性变形，即结构并未被破坏，只是双U型结构压缩，所以通过机械拉伸，可以使结构恢复原始形状，达到重复利用的效果。
(4)本发明一种双U型缓冲支座制作简单，安装和更换方便。
(5)本发明一种双U型缓冲支座可以通过增加双U型构件扁钢厚度，能有效增加结构的冲击承载力，以应对不同的工况要求。
附图说明
图1是本发明一种双U型缓冲支座的结构示意图；
图2是本发明一种双U型缓冲支座中双U型构件的结构示意图。
图中，1.双U型构件，2.第一圆环，3.第二圆环，4.第三圆环。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种双U型缓冲支座，如图1所示，包括双U型构件1、第一圆环2、第二圆环3和第三圆环4，如图2所示，双U型构件1包括一个U型构件和一个倒U型构件，倒U型构件的开口端宽度小于U型构件的开口端宽度，倒U型构件的厚度小于U型构件的厚度，U型构件的一个开口端和倒U型构件的一个开口端相连，双U型构件1连接侧长度大于开口侧长度之和，双U型构件1的开口侧位于同一侧，双U型构件1有四个，双U型构件1连接侧背于开口侧一面固接于第一圆环2外侧，倒U型构件的开口端外侧固接于第二圆环3内侧，U型构件的开口端外侧固接于第三圆环4内侧，双U型构件1、第一圆环2、第二圆环3以及第三圆环4的材质均为钢材。
其中，倒U型构件的宽度为30mm，厚度为5mm，U型构件的宽度为30mm，厚度为6mm，第一圆环2的宽度为40mm，厚度为4mm，直径为26mm，第二圆环3的宽度为80mm，厚度为4mm，直径为92mm，第三圆环4的宽度为100mm，厚度为4mm，直径为135mm。
本发明一种双U型缓冲支座中主要部件的作用分别如下：
1.双U型构件具有缓冲作用，并且为形变提供了较大的形变行程，当双U型构件发生形变后保持恒定的承载冲击力；
2.第一圆环、第二圆环和第三圆环用来限制双U型构件的侧向移动，并将承载的冲击力平均分给四个双U型构件；
3.U型构件的厚度大于倒U型构件的厚度增大了双U型缓冲支座对冲击力的承载能力。
本发明一种双U型缓冲支座的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、选择表面没有孔洞或者裂纹等明显缺陷的钢材；
步骤2、将步骤1挑选的钢材进行切割，切割为宽度30mm，厚度5mm，长度159mm的第一钢带四块，切割为宽度30mm，厚度6mm，长度221mm的第二钢带四块，切割为宽度80mm，厚度4mm，长度92πmm的第三钢带一块，切割为宽度40mm，厚度4mm，长度26πmm的第四钢带一块，切割为宽度100mm，厚度4mm，长度135πmm的第五钢带一块；
步骤3、分别取步骤2切割得到的第一钢带和第二钢带各一块，分别将第一钢带和第二钢带的两端均分别预留20mm、60mm供后续连接用，中间部分弯曲为半径为25mm、45mm的半圆，再将第一钢带和第二钢带的预留60mm一端对接焊缝连接，且弯曲部分位于同一侧，得到双U型构件；
步骤4、将步骤3重复4次得到4个相同的双U型构件1；
步骤5、将步骤2切割得到的第三钢带、第四钢带和第五钢带分别弯曲为直径92mm、26mm、135mm的圆环，并将圆环连接处焊接得到第二圆环3、第一圆环2和第三圆环4；
步骤6、将步骤4得到的4个双U型构件1开口侧向外且均匀分布的焊接于第一圆环2外侧，双U型构件1上的焊接点为U型构件和倒U型构件的连接处，得到初级双U型缓冲支座；
步骤7、将步骤5得到的第二圆环3和第三圆环4分别套接于步骤6得到的初级双U型缓冲支座中四个双U型构件1的倒U型构件开口端外侧和U型构件开口端外侧，并在连接点处进行焊接，即可得到双U型缓冲支座。
本发明一种双U型缓冲支座，其工作原理如下：当双U型缓冲支座受到压力时，弹塑性形变主要集中在双U型构件的顶部和底部两点，随结构变形增加，弹塑性形变点的位置不断变动，游走，充分利用了整个材料的变形能力，双U型构件的连接侧长度提供了足够长的变形行程，同时双U型构件的开口侧位于同一侧，避免了在变形过程中开口端的接触，能充分发挥缓冲性能，第一圆环、第二圆环和第三圆环将四个双U型构件进行连接用来限制双U型构件的侧向移动，并将承载的冲击力平均分给四个双U型构件。
本发明一种双U型缓冲支座，能通过钢带的弹塑性变形，对冲击能量进行消耗，增加撞击的持续时间，减小冲击力峰值，提升缓冲耗能能力。
Claims (8)
1.一种双U型缓冲支座，其特征在于，包括双U型构件(1)、第一圆环(2)、第二圆环(3)和第三圆环(4)，所述双U型构件(1)包括一个U型构件和一个倒U型构件，所述U型构件的一个开口端和倒U型构件的一个开口端相连，所述双U型构件(1)连接侧长度大于开口侧长度之和，所述双U型构件(1)至少有两个，所述双U型构件(1)连接侧背于开口侧一面固接于第一圆环(2)外侧，所述倒U型构件的开口端外侧固接于第二圆环(3)内侧，所述U型构件的开口端外侧固接于第三圆环(4)内侧。
2.根据权利要求1所述的一种双U型缓冲支座，其特征在于，所述倒U型构件的开口直径小于U型构件的开口直径。
3.根据权利要求2所述的一种双U型缓冲支座，其特征在于，所述双U型构件(1)的开口侧位于同一侧。
4.据权利要求3所述的一种双U型缓冲支座，其特征在于，所述双U型构件(1)有四个。
5.据权利要求4所述的一种双U型缓冲支座，其特征在于，所述双U型构件(1)、第一圆环(2)、第二圆环(3)以及第三圆环(4)的材质均为钢材材。
6.据权利要求5所述的一种双U型缓冲支座，其特征在于，所述倒U型构件的厚度小于U型构件的厚度。
7.据权利要求6所述的一种双U型缓冲支座的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、选择表面没有孔洞或者裂纹等明显缺陷的钢材；
步骤2、将步骤1挑选的钢材进行切割，切割为宽度20-30mm，厚度4mm-5mm，长度159mm的第一钢带四块，切割为宽度20-30mm，厚度5mm-6mm，长度221mm的第二钢带四块，切割为宽度75-85mm，厚度3-4mm，长度92πmm的第三钢带一块，切割为宽度35-45mm，厚度3-4mm，长度26πmm的第四钢带一块，切割为宽度95-105mm，厚度3-4mm，长度135πmm的第五钢带一块；
步骤3、分别取步骤2切割得到的第一钢带和第二钢带各一块，分别将第一钢带和第二钢带的两端均分别预留20mm、60mm，中间部分弯曲为半径为25mm、45mm的半圆，再将第一钢带和第二钢带的预留60mm一端对接焊缝连接，且弯曲部分位于同一侧，得到双U型构件(1)；
步骤4、将步骤3重复4次得到4个相同的双U型构件(1)；
步骤5、将步骤2切割得到的第三钢带、第四钢带和第五钢带分别弯曲为直径92mm、26mm、135mm的圆环，并将圆环连接处焊接得到第二圆环(3)、第一圆环(2)和第三圆环(4)；
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步骤7、将步骤5得到的第二圆环(3)和第三圆环(4)分别套接于步骤6得到的初级双U型缓冲支座中四个双U型构件(1)的倒U型构件开口端外侧和U型构件开口端外侧，并在连接点处进行焊接，即可得到双U型缓冲支座。
8.根据权利要求7所述的一种双U型缓冲支座的制作方法，其特征在于，所述第一钢带宽度为30mm，厚度为5mm，长度为159mm，所述第二钢带宽度为30mm，厚度为6mm，长度为159mm，所述第三钢带宽度为80mm，厚度为4mm，长度为92πmm，所述第四钢带宽度为40mm，厚度为4mm，长度为26πmm，所述第五钢带宽度为100mm，厚度为4mm，长度为135πmm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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