CN110345186A - 一种高效缓冲吸能元件 - Google Patents
一种高效缓冲吸能元件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110345186A CN110345186A CN201910763650.4A CN201910763650A CN110345186A CN 110345186 A CN110345186 A CN 110345186A CN 201910763650 A CN201910763650 A CN 201910763650A CN 110345186 A CN110345186 A CN 110345186A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- slotted eye
- small slot
- big slotted
- absorbing
- big
- 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.)
- Pending
Links
- 239000000872 buffer Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 10
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 4
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- NFGXHKASABOEEW-UHFFFAOYSA-N 1-methylethyl 11-methoxy-3,7,11-trimethyl-2,4-dodecadienoate Chemical compound COC(C)(C)CCCC(C)CC=CC(C)=CC(=O)OC(C)C NFGXHKASABOEEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000036244 malformation Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
- F16F7/12—Vibration-dampers; Shock-absorbers using plastic deformation of members
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F2224/00—Materials; Material properties
- F16F2224/02—Materials; Material properties solids
- F16F2224/0233—Materials; Material properties solids deforming plastically in operation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Vibration Dampers (AREA)
Abstract
本发明提供了一种高效缓冲吸能元件，包括元件本体，所述元件本体内设有一组以上的大槽孔和一组以上的小槽孔，所述大槽孔和小槽孔在竖直方向和水平方向均依次间隔排列。小槽孔设置在相邻的大槽孔之间，大槽孔设置在相邻的小槽孔之间。一层的一个大槽孔、一个小槽孔以及下一层的一个小槽孔和一个大槽孔共同形成一个吸能单元。所述大槽孔为圆形槽孔，小槽孔为圆形槽孔。本吸能元件一次浇铸成型，可靠性高，而且成本低。
Description
技术领域
本发明涉及工程防护领域，特别是一种高效缓冲吸能元件。
背景技术
缓冲吸能元件在各工程领域有着大量的应用，作为缓冲吸能元件必须同时具有缓冲和吸能特性，原理为，在冲击载荷作用下，缓冲吸能元件须产生较大的变形和不可逆的能量耗散。
利用缓冲吸能原理，目前市面上已有下述几种元件：
1、利用金属材料的塑性变形，产生缓冲吸能效果，如泡沫铝、波纹管以及圆柱、圆锥管件。由于受到材料和结构限制，吸能效果一般。
2、液压组合元件，该元件的可靠性不高、经济性不高、维修成本较高。
3、组合结构，一般由弹性元件和阻尼元件组成，经济性较低、维修成本高。
4、导向胀管式蜂窝，可靠性低，维修成本高。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种高效缓冲吸能元件。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高效缓冲吸能元件，包括元件本体，所述元件本体内设有一组以上的大槽孔和一组以上的小槽孔，所述大槽孔和小槽孔在竖直方向和水平方向均依次间隔排列。
本发明中，小槽孔设置在相邻的大槽孔之间，大槽孔设置在相邻的小槽孔之间。
本发明中，一层的一个大槽孔、一个小槽孔以及下一层的一个小槽孔和一个大槽孔共同形成一个吸能单元。
本发明中，所述大槽孔为圆形槽孔，小槽孔为圆形槽孔。
本发明中，所述同一横排的大槽孔和小槽孔的中心点在同一直线，同一竖排的大槽孔和小槽孔的中心点在同一直线。
本发明中，所述大槽孔为菱形，小槽孔为菱形，同一横排的大槽孔和小槽孔的中心点在同一直线，同一竖排的大槽孔和小槽孔的中心点在同一直线；菱形的大槽孔的长对角线均为水平，菱形的小槽孔的长对角线均为竖直。
本发明中，所述大槽孔为椭圆，小槽孔为椭圆，同一横排的大槽孔和小槽孔的中心点在同一直线，同一竖排的大槽孔和小槽孔的中心点在同一直线；椭圆的大槽孔的长轴均为水平，椭圆的小槽孔的长轴均为竖直。
本发明中，所述大槽孔为圆角多边形，小槽孔为圆角多边形；同一横排的大槽孔和小槽孔的中心点在同一直线，同一竖排的大槽孔和小槽孔的中心点在同一直线；大槽孔的长对角线均为水平，小槽孔的长对角线均为竖直。
有益效果：本吸能元件一次浇铸成型，可靠性高，而且成本低，吸能效果好。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是实施例1结构示意图；
图2是吸能单元吸能示意图；
图3a是吸能过程示意图一；
图3b是吸能过程示意图二；
图3c是吸能过程示意图三；
图4是实施例2示意图；
图5是实施例3示意图；
图6是实施例4示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作详细说明。
实施例1：
如图1，本实施例提供了一种高效缓冲吸能元件，包括元件本体1，所述元件本体内设有一组以上的大槽孔2和一组以上的小槽孔3，所述大槽孔和小槽孔在竖直方向和水平方向均依次间隔排列。
本实施例中，小槽孔3设置在相邻的大槽孔2之间，大槽孔2设置在相邻的小槽孔3之间。
本实施例中，所述大槽孔2为圆形槽孔，小槽孔3为圆形槽孔。
如图2，一层的一个大槽孔4、一个小槽孔5以及下一层的一个小槽孔6和一个大槽孔7共同形成一个吸能单元。
吸能单元原理：就吸能效率，轴向作用下塑性杆件时吸能效率最高的元件，能够吸收大量能量，但是轴向载荷作用下，塑性杆件缓冲效果差。横向载荷作用下，杆件具有较大变形，能够起到较好缓冲效果，但是无法吸收大量能量。
在冲击载荷作用下，如图2所示区域说明其缓冲吸能机理，在冲击载荷下，由于孔的应力集中，图中a、b、c、d、e、f、g、h处依次产生塑性变形，随着载荷进一步增强，a-h各点塑性区扩展，并逐渐形成塑性铰，在该过程中，由于塑性区扩展，材料流动，结构变形，使得i、j、k、l、m、n、o、p处依次进入塑性并逐步形成塑性铰。载荷进一步作用下，孔结构变形成椭圆，缓冲吸能元件产生显著变形，产生缓冲作用，同时区域q的材料沿图示方向产生流动，产生能量耗散，完成吸能效果。
缓冲吸能元件采用塑性材料。
实际应用中，根据工程中实际情况，选用不同的材料，孔间距，孔直径可以满足工程应用中的F-Δl曲线。
吸能过程如图3a、图3b和图3c，
1、设置不同尺寸孔，利用圆孔边缘应力集中，在冲击力作用下，使得孔边应力急剧增加，形成塑性区，进入塑性流动，如图3a和图3b所示，
2、载荷继续作用下，不同孔尺寸的塑性变形、塑性流动，使得在孔边产生塑性铰，如图3c所示
3、孔边材料以塑性铰形式流动，使得孔可以产生径向变形，取得缓冲效果，同时塑性铰的转动取得耗能效果
4、孔边材料塑性变形、流动相互协调，使得材料在吸能阶段具有较小的刚度，具有良好的缓冲效果，同时所有孔边材料均产生了塑性流动，具有高效的吸能效果。
本实施例与导向胀管式蜂窝的区别：
1、结构不同：本吸能元件是金属工具，具有一定数量的通孔，导向胀管式蜂窝是利用箍带将金属管和蜂窝管阵列固定于导向管周围。
2、工作机理不同：本吸能元件是利用塑性铰产生、扩展、材料塑性流动，各孔协调变形完成缓冲吸能，导向胀管式蜂窝是利用摩擦、胀管变形以及二次屈曲完成缓冲吸能。
3、成本不同：本吸能元件一次浇铸成型，对加工精度要求较低，而导向胀管式蜂窝涉及过盈装配，工艺复杂，加工精度要求高，生产成本高。
4、可靠近不同：本吸能元件一次浇铸成型，可靠性高，导向胀管式蜂窝在高度冲击力作用下，一阶吸能时会产生大量摩擦热，这些摩擦热在瞬时无法扩散，将会集中在蜂窝管局部，材料软化，结构局部失稳，破坏整体结构，无法按预定工作方式完成缓冲吸能。另一方面如果过盈配合量小，不会产生大量摩擦热及胀管变形，那么一阶吸能较少，在冲击载荷作用下，进入二阶吸能模式，二阶吸能模式为管轴向压缩作用下屈曲模式，该模式有两个缺陷，一个是，为了避免失稳，结构中增加了导向管，导向管将使得结构刚度增加，降低缓冲效果。同时箍带将各个胀管固定于导向管周围，进一步使得结构整体刚度增加，无法完成缓冲。另一个是，管在轴向压缩作用下实现均匀褶皱压溃，二阶吸能模式可靠性低。
实施例2：
如图4，本实施例与实施例1的区别在于，大槽孔2、小槽孔3均为菱形，横截面上同一横排或者竖排的菱形中心点均在同一直线上。大槽孔2的长对角线均为水平，小槽孔3的长对角线均为竖直。
实施例3：
如图5，本实施例与上述实施例的区别在于，大槽孔2、小槽孔3均为椭圆形，横截面上同一横排或者竖排的椭圆的中心点均在同一直线上。大槽孔2的长轴均为水平，小槽孔3的长轴均为竖直。
实施例4：
如图6，本实施例与上述实施例的区别在于，大槽孔2、小槽孔3均为圆角多边形，横截面上同一横排或者竖排的圆角多边形的中心点均在同一直线上。大槽孔2的长对角线均为水平，小槽孔3的长对角线均为竖直。
本发明提供了一种高效缓冲吸能元件，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (8)
1.一种高效缓冲吸能元件，其特征在于，包括元件本体，所述元件本体内设有一组以上的大槽孔和一组以上的小槽孔，所述大槽孔和小槽孔在竖直方向和水平方向均依次间隔排列。
2.根据权利要求1所述的一种高效缓冲吸能元件，其特征在于，小槽孔设置在相邻的大槽孔之间，大槽孔设置在相邻的小槽孔之间。
3.根据权利要求1所述的一种高效缓冲吸能元件，其特征在于，一层的一个大槽孔、一个小槽孔以及下一层的一个小槽孔和一个大槽孔共同形成一个吸能单元。
4.根据权利要求1所述的一种高效缓冲吸能元件，其特征在于，所述大槽孔为圆形槽孔，小槽孔为圆形槽孔。
5.根据权利要求4述的一种高效缓冲吸能元件，其特征在于，所述同一横排的大槽孔和小槽孔的中心点在同一直线，同一竖排的大槽孔和小槽孔的中心点在同一直线。
6.根据权利要求1所述的一种高效缓冲吸能元件，其特征在于，所述大槽孔为菱形，小槽孔为菱形，同一横排的大槽孔和小槽孔的中心点在同一直线，同一竖排的大槽孔和小槽孔的中心点在同一直线；菱形的大槽孔的长对角线均为水平，菱形的小槽孔的长对角线均为竖直。
7.根据权利要求1所述的一种高效缓冲吸能元件，其特征在于，所述大槽孔为椭圆，小槽孔为椭圆，同一横排的大槽孔和小槽孔的中心点在同一直线，同一竖排的大槽孔和小槽孔的中心点在同一直线；椭圆的大槽孔的长轴均为水平，椭圆的小槽孔的长轴均为竖直。
8.根据权利要求1所述的一种高效缓冲吸能元件，其特征在于，所述大槽孔为圆角多边形，小槽孔为圆角多边形；同一横排的大槽孔和小槽孔的中心点在同一直线，同一竖排的大槽孔和小槽孔的中心点在同一直线；大槽孔的长对角线均为水平，小槽孔的长对角线均为竖直。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910763650.4A CN110345186A (zh) | 2019-08-19 | 2019-08-19 | 一种高效缓冲吸能元件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910763650.4A CN110345186A (zh) | 2019-08-19 | 2019-08-19 | 一种高效缓冲吸能元件 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110345186A true CN110345186A (zh) | 2019-10-18 |
Family
ID=68180675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910763650.4A Pending CN110345186A (zh) | 2019-08-19 | 2019-08-19 | 一种高效缓冲吸能元件 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110345186A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113668934A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-11-19 | 河北创泰交通工程技术有限公司 | 一种电线杆抗震装置 |
| CN114427186A (zh) * | 2021-09-07 | 2022-05-03 | 河北创泰交通工程技术有限公司 | 一种桥梁抗震支座 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19856162A1 (de) * | 1998-12-05 | 2000-06-21 | Daimler Chrysler Ag | Energieabsorbierendes Strukturelement aus Kunststoff |
| US6312028B1 (en) * | 1999-12-04 | 2001-11-06 | Ford Global Technologies, Inc. | Motor vehicle energy absorbing member |
| CN2717764Y (zh) * | 2004-07-13 | 2005-08-17 | 东北大学 | 新型车辆保险杠 |
| JP2006220245A (ja) * | 2005-02-14 | 2006-08-24 | Honda Motor Co Ltd | エネルギ吸収構造体 |
| US20070113406A1 (en) * | 2003-11-29 | 2007-05-24 | Sucke Norbert W | Energy absoption element |
| CN202371071U (zh) * | 2011-12-20 | 2012-08-08 | 扬州华通橡塑有限公司 | 一种空调机组减震垫 |
| CN104986136A (zh) * | 2015-07-27 | 2015-10-21 | 龙凌宇 | 一种可增加材料韧性和缓冲能力的结构 |
| CN208348386U (zh) * | 2018-05-16 | 2019-01-08 | 苏州欧朗建筑装饰材料有限公司 | 一种高性能的减振橡胶板 |
| CN109578479A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-04-05 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 隔振件及阻尼可控水下宽频隔振器 |
| CN109849828A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-06-07 | 河南理工大学 | 一种用于汽车碰撞的缓冲减振吸能防护板 |
| CN208951208U (zh) * | 2018-10-15 | 2019-06-07 | 枣庄鑫金山智能机械股份有限公司 | 一种用于制砂机的减震垫 |
| CN210344134U (zh) * | 2019-08-19 | 2020-04-17 | 河北创泰交通工程技术有限公司 | 一种高效缓冲吸能元件 |
-
2019
- 2019-08-19 CN CN201910763650.4A patent/CN110345186A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19856162A1 (de) * | 1998-12-05 | 2000-06-21 | Daimler Chrysler Ag | Energieabsorbierendes Strukturelement aus Kunststoff |
| US6312028B1 (en) * | 1999-12-04 | 2001-11-06 | Ford Global Technologies, Inc. | Motor vehicle energy absorbing member |
| US20070113406A1 (en) * | 2003-11-29 | 2007-05-24 | Sucke Norbert W | Energy absoption element |
| CN2717764Y (zh) * | 2004-07-13 | 2005-08-17 | 东北大学 | 新型车辆保险杠 |
| JP2006220245A (ja) * | 2005-02-14 | 2006-08-24 | Honda Motor Co Ltd | エネルギ吸収構造体 |
| CN202371071U (zh) * | 2011-12-20 | 2012-08-08 | 扬州华通橡塑有限公司 | 一种空调机组减震垫 |
| CN104986136A (zh) * | 2015-07-27 | 2015-10-21 | 龙凌宇 | 一种可增加材料韧性和缓冲能力的结构 |
| CN208348386U (zh) * | 2018-05-16 | 2019-01-08 | 苏州欧朗建筑装饰材料有限公司 | 一种高性能的减振橡胶板 |
| CN208951208U (zh) * | 2018-10-15 | 2019-06-07 | 枣庄鑫金山智能机械股份有限公司 | 一种用于制砂机的减震垫 |
| CN109578479A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-04-05 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 隔振件及阻尼可控水下宽频隔振器 |
| CN109849828A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-06-07 | 河南理工大学 | 一种用于汽车碰撞的缓冲减振吸能防护板 |
| CN210344134U (zh) * | 2019-08-19 | 2020-04-17 | 河北创泰交通工程技术有限公司 | 一种高效缓冲吸能元件 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113668934A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-11-19 | 河北创泰交通工程技术有限公司 | 一种电线杆抗震装置 |
| CN114427186A (zh) * | 2021-09-07 | 2022-05-03 | 河北创泰交通工程技术有限公司 | 一种桥梁抗震支座 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110345186A (zh) | 一种高效缓冲吸能元件 | |
| CN100430622C (zh) | 带内节流阀的飞机起落架缓冲器 | |
| CN106120545A (zh) | 一种利用梁体提高桥梁抗震性能的方法 | |
| CN101672004B (zh) | 用于悬索桥的形状记忆合金减振辅助索装置 | |
| CN109826338A (zh) | 一种内藏摩擦和负刚度复合减振装置的冷弯薄壁钢板墙体系 | |
| CN209260952U (zh) | 一种加固梁柱节点的弧形摩擦式阻尼器 | |
| CN106777813A (zh) | 一种提高并控制多胞材料能量吸收效率的方法 | |
| CN201747858U (zh) | 一种可调频率的动力吸振器 | |
| CN104929263A (zh) | 一种建筑减振用装配式铅-泡沫铝复合材料阻尼器 | |
| CN107882177B (zh) | 自复位混凝土框架柱滑移节点 | |
| CN205444463U (zh) | 一种基于钢结构梁柱拼接结构的阻尼墙 | |
| CN102518731B (zh) | 高耗能间隙自适应型粘滞阻尼器 | |
| CN206844778U (zh) | 一种新型的拱式消能阻尼器 | |
| CN207376863U (zh) | 一种空间网架结构分布式内置杆式碰撞阻尼器 | |
| CN210344134U (zh) | 一种高效缓冲吸能元件 | |
| CN106760855B (zh) | 竹节形圆棒耗能杆 | |
| CN105156554B (zh) | 低汽泡螺旋流道阻尼式悬架减振器 | |
| CN205153174U (zh) | 一种粘滞阻尼器 | |
| CN108492891A (zh) | 一种控制棒缓冲结构 | |
| CN107989217A (zh) | 一种空间网架结构分布式内置杆式碰撞阻尼器 | |
| CN105507133A (zh) | 一种钢管填充混凝土型开孔平板芯材屈曲约束支撑 | |
| CN204876153U (zh) | 一种分段屈服变形可控防屈曲支撑装置 | |
| CN203230060U (zh) | 微振动可耗能黏弹性屈曲约束支撑 | |
| CN208990131U (zh) | 一种健身车用飞轮结构 | |
| CN105604205A (zh) | 模块化竹形屈曲约束支撑 |
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 |