CN110700076A

CN110700076A - 一种记忆合金阻尼器

Info

Publication number: CN110700076A
Application number: CN201910922751.1A
Authority: CN
Inventors: 谢发祥; 蔡定鹏; 高翔
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2020-01-17
Anticipated expiration: 2039-09-27
Also published as: CN110700076B

Abstract

本发明公布了一种记忆合金阻尼器，包括记忆合金弹簧组件，外壳，限位条，电池，导向杆，隔板，位移计，电路；记忆合金弹簧组件包括记忆合金弹簧和拉杆，记忆合金组件与隔板通过螺栓连接，限位条与外壳通过螺栓连接，位移计通过强磁铁固定在外壳的内壁，当导向杆由于拉索的振动而左右移动时，会带动一侧隔板移动，从而带动记忆合金弹簧拉伸，当位移计检测到一定程度的位移时，电流将通过记忆合金弹簧，使其受热而产生较大的回复应力，减小拉索振幅，当拉索振动减缓下来时，电路将会断开。本发明可有效控制拉索的振动，工作方式高效节能，即降低了控制振动的成本，又能有效提高结构的安全性。

Description

一种记忆合金阻尼器

技术领域

本发明提供一种记忆合金阻尼器，属于结构振动控制范围。

背景技术

土木工程领域的振动控制，一般按有无外界能量输入可分为主动控制和被动控制，以及由这两种控制方式结合而成的半主动控制和混合控制。常用的主动控制方式有：主动调谐质量阻尼器，主动拉索技术，脉冲控制等。被动控制方式主要包括：基础隔震控制，金属屈服阻尼器，摩擦阻尼器及吸振器减振等。

被动控制方式是在结构的特殊位置安装减震耗能设备，抑制结构在外力作用下的变形与运动，具有构造简单，不需要外加能源，寿命长，维修方便，造价低廉等特点，在结构工程中得到了广泛的应用，如粘滞性阻尼器和金属屈服阻尼器，粘滞性阻尼器主要结构包括缸体、粘滞液体、活塞、活塞杆、阻尼材料腔、密封套筒、密封环等部件，此类阻尼器对于仪器密封性要求较高，存在液体泄漏等对仪器可靠性产生影响的问题。而金属屈服阻尼器则存在金属材料老化，疲劳而产生塑形变形等问题，不利于阻尼器的长期工作。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种安装方便，简单耐用，性能优良的记忆合金阻尼器，用于减少桥梁拉索在动力荷载作用下的变形振动响应，范围。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种记忆合金阻尼器，包括内空的柱状外壳，外壳内设有左隔板和右隔板，左隔板和右隔板之间为内腔，内腔内置有大头，贯穿外壳一端和右隔板设有连接大头的导向杆；所述大头的上部和下部分别设有一根限位条，限位条内设有记忆合金弹簧，该记忆合金弹簧的两端分别设有一根拉杆，拉杆贯穿左隔板或右隔板，位于左隔板和右隔板外的拉杆上安装有拉杆螺栓，所述限位条上开设有两个螺纹孔，两个螺纹孔分别位于靠近左隔板和右隔板的位置，螺纹孔内安装有限位条螺栓；外壳上设有电池腔，内设有电池，电池上设有两根电路线，两根电路线分别穿过左隔板和右隔板，所述左隔板与外壳一端之间固定设有左位移计，右隔板与外壳另一端之间固定设有右位移计，所述左位移计和右位移计各连接一根电路线。

作为更进一步的优选方案，所述大头两端分别与左隔板和右隔板之间存在间隙。

作为更进一步的优选方案，所述左位移计和右位移计上均安装有强磁铁，强磁铁可吸附于外壳内壁。

作为更进一步的优选方案，穿过左隔板的电路线上设有左控制开关，穿过右隔板的电路线上设有右控制开关，左控制开关和右控制开关均位于内腔内。

作为更进一步的优选方案，所述外壳上对应螺纹孔的位置开设有孔，拉杆螺栓可穿过该孔旋入螺纹孔。

本发明不会出现油液式阻尼器的漏液问题，由于记忆合金的超弹性，抗腐蚀性，形状记忆性和抗疲劳性，本阻尼器使用寿命更加长久，只需更换电池即可，操作简单。并且不需要外部供电，电池可充电回收，节能环保，既降低了控制系统的成本，又有效提高了结构的安全性。结构简单，该阻尼器大部分可以组装而成，有利于规模化生产；可减小结构振幅，使结构更加安全，也可以根据需要调整阻尼效果，其中记忆合金弹簧的数量并非一成不变，可以根据需要增加弹簧数，阻尼效果随弹簧数量线性增长。特别地，对于没有主要振动方向的，还可设置两个阻尼器垂直安放，协同工作，以保证各个方向都有一定的阻尼效果。

附图说明

图1为结构的等轴测剖切图；

图2为记忆合金弹簧组件的连接示意图；

图3为限位条的安装示意图；

图4为电路示意图；

图5为位移计安装示意图；

图中：1、外壳，2、左位移计，3、右位移计，4、电池，5、电路线，6、拉杆，7、记忆合金弹簧，8、限位条螺栓，9、拉杆螺栓，10、左隔板，11、右隔板，12、导向杆，13、隔板电路孔，14、隔板定位孔，15、限位条，16、强磁铁，17、电池腔，18、右控制开关，19、左控制开关。

具体实施方式

本发明实施例用于抑制结构振动的控制系统如图1-图5所示。

阻尼器由记忆合金弹簧组件，外壳1，限位条15，电池4，导向杆12，左隔板10、右隔板11，左位移计2、右位移计3及各连接部件组成。

记忆合金弹簧组件包括记忆合金弹簧7，拉杆6；使用拉杆螺栓9将拉杆6固定于左隔板10和右隔板11上；左隔板10和右隔板11上开设了用于定位拉杆6位置的隔板定位孔14；使用强磁铁16将左位移计2和右位移计3固定在外壳1内壁上；左位移计2和右位移计3可以分别监测左隔板10和右隔板11位移；两个隔板上开设了用于穿行电路线连接位移计和电路的隔板电路孔13；限位条15用于放置记忆合金弹簧7和拉杆6，通过螺栓8与外壳1连接固定；电池4通过电池腔17内的插槽固定；电池腔17通过焊接与外壳1相连；外壳1上有两个用于通行电路的电路孔；为了准确安放左隔板10和右隔板11，外壳1内壁上有相应的刻度用于定位；导向杆12的大头位于外壳1的左隔板10和右隔板11之间，在接近一侧隔板时杆径会突然变小，通过隔板上的导向孔穿行并且定位，当桥梁拉索发生一定幅度的振动引起导向杆左移或者右移时，导向杆大头带动左隔板10或右隔板11，然后带动记忆合金弹簧7和拉杆6移动，拉杆6另一端相连的隔板由于限位条15的存在被限制了进一步的移动，从而导致记忆合金弹簧7拉伸，左位移计2或右位移计3检测到较大的负位移或正位移即可使控制右控制开关18和左控制开关19保持开的状态从而接通电路，使记忆合金弹簧7受热产生较大的回复应力，可以有效地约束拉索的振幅。

使用时，包括安装和工作耗能，首先在外筒中按顺序把左隔板10，限位条15，记忆合金弹簧7，电路线5，导向杆12，右隔板11按顺序安置在外壳1中，确定位置之后，用限位条螺栓8固定好限位条15、记忆合金弹簧7组件，使得外壳1与限位条15、拉杆6与各自的隔板稳固相连，并且做到隔板对导向杆有一定的约束作用。在外壳1中安置好左位移计2或右位移计3并连接至电路中，如图5。然后把电池与电池腔焊接在外壳上，外筒两端用圆形外壁焊接封闭。

对于外壳1而言，首先把左隔板10安放在相应刻度处，然后安置好限位条15，用限位条螺栓8拧紧固定在外壳1上，在限位条15上方放入记忆合金弹簧组件，之后安置好电路线5、右控制开关18和左控制开关19。然后把导向杆12大头放入两隔板中间的空腔内，这样左隔板10或右隔板11可以对导向杆形成约束，把右隔板11安放在相应的刻度处，用限位条螺栓8固定好记忆合金弹簧组件，然后在外壳1内壁处相应部位安置好强磁铁16，然后固定住左位移计2或右位移计3，如图5，把左位移计2或右位移计3接入电路。接着把电池4安置在相应卡槽内，接入电路，然后把电池腔17焊接在外壳1相应位置，把外壳1筒体两端用金属板焊接封住，安装完毕，如图4。为了方便观察结构构件的相应位置，提供了图1，即结构的等轴测剖切图。

当导向杆12由于桥梁拉索的振动而向左移动时，会顶住左隔板10，带动记忆合金弹簧组件向左移动，这样另一侧的拉杆会带动右隔板11向左移动，但是由于限位条15的存在，右隔板11与限位条15接触后会停止移动，导向杆12继续向左移动带动记忆合金弹簧7拉伸，此时左隔板10位置向左发生偏移，左位移计2检测到了负位移，左控制开关19处于开启状态，右隔板2位置稍稍向左，位移计检测到了较小的正位移，右控制开关18处于开启状态，此时电路畅通，记忆合金弹簧中有电流通过，使得记忆合金弹簧受热产生回复应力，促使记忆合金弹簧组件回缩，减小拉索振幅。

当导向杆由于桥梁拉索的振动而向右移动时，会顶住右隔板11，带动记忆合金弹簧组件向右移动，这样另一侧的拉杆会带动左隔板10向右移动，但是由于限位条15的存在，左隔板10与限位条15接触后会停止移动，导向杆12继续向右移动带动记忆合金弹簧拉伸，此时右隔板11位置向右发生偏移，右位移计3检测到了负位移，右控制开关18处于开启状态，左隔板10位置稍稍向右，左位移计2检测到了较小的正位移，左控制开关19处于开启状态，这样两个开关都处于开启状态，电路畅通，记忆合金弹簧7中有电流通过，使得记忆合金弹簧受热产生回复应力，促使记忆合金弹簧组件回缩，减小拉索振幅。

在这里，当左位移计2或右位移计3检测到正位移或者较大的负位移时，才会使右控制开关18和左控制开关19处于开启的状态，电路才会保持畅通，若是左位移计2或右位移计3只是检测到很小的负位移，可以认为此时桥梁拉索的振幅很小，没有发挥阻尼器功效的必要，这样的机制可以节省电池4的电量，而且也可以避免长期通电使记忆合金弹簧过热从而烧坏组件和电路的隐患。

特别地，对于没有主要振动方向的拉索，在阻尼器安装时可以考虑同时安装两个，两个安装的阻尼器导向杆所在的轴互相垂直，这样二者协同工作可以有效减振耗能，单个工作原理同上。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种记忆合金阻尼器，其特征在于：包括内空的柱状外壳（1），外壳（1）内设有左隔板（10）和右隔板（11），左隔板（10）和右隔板（11）之间为内腔，内腔内置有大头，贯穿外壳（1）一端和右隔板（11）设有连接大头的导向杆（12）；所述大头的上部和下部分别设有一根限位条（15），限位条（15）内设有记忆合金弹簧（7），该记忆合金弹簧（7）的两端分别设有一根拉杆（6），拉杆（6）贯穿左隔板（10）或右隔板（11），位于左隔板（10）和右隔板（11）外的拉杆（6）上安装有拉杆螺栓（9），所述限位条（15）上开设有两个螺纹孔，两个螺纹孔分别位于靠近左隔板（10）和右隔板（11）的位置，螺纹孔内安装有限位条螺栓（8）；外壳（1）上设有电池腔（17），内设有电池（4），电池（4）上设有两根电路线（5），两根电路线（5）分别穿过左隔板（10）和右隔板（11），所述左隔板（10）与外壳（1）一端之间固定设有左位移计（2），右隔板（11）与外壳（1）另一端之间固定设有右位移计（3），所述左位移计（2）和右位移计（3）各连接一根电路线（5）。

2.根据权利要求1所述的一种记忆合金阻尼器，其特征在于：所述大头两端分别与左隔板（10）和右隔板（11）之间存在间隙。

3.根据权利要求1所述的一种记忆合金阻尼器，其特征在于：所述左位移计（2）和右位移计（3）上均安装有强磁铁（16），强磁铁（16）可吸附于外壳（1）内壁。

4.根据权利要求1所述的一种记忆合金阻尼器，其特征在于：穿过左隔板（10）的电路线（5）上设有左控制开关（19），穿过右隔板（11）的电路线（5）上设有右控制开关（18），左控制开关（19）和右控制开关（18）均位于内腔内。

5.根据权利要求1所述的一种记忆合金阻尼器，其特征在于：所述外壳（1）上对应螺纹孔的位置开设有孔，拉杆螺栓（9）可穿过该孔旋入螺纹孔。