CN111663433A - 一种自复位sma-粘滞减振阻尼器 - Google Patents

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Abstract

一种自复位SMA‑粘滞减振阻尼器。其包括头部连接耳环、活塞杆、头部封盖、活塞、粘滞阻尼介质、缸体外壁、中部封盖、弹簧压板、SMA弹簧、导向空心杆、尾部封盖和尾部连接耳环；本发明提供的自复位SMA‑粘滞减振阻尼器具有的优点和积极效果是：1.可以耗散大部分输入振动能量；2.SMA弹簧可以耗散低频或超高频振动能量，同时可以恢复活塞至原来位置以消除残余变形；3.可根据需要通过调节预压弹簧预压力的方法来调整阻尼器刚度；4.安装拆卸简单，易于维修维护。

Description

一种自复位SMA-粘滞减振阻尼器
技术领域
本发明属于土木工程减振装置技术领域，尤其涉及一种自复位SMA-粘滞减振阻尼器。
背景技术
在桥梁工程抗震抗风领域中，在桥墩和主梁之间或斜拉桥拉索部位安装减振装置可以有效耗散输入的振动能量，从而减小桥梁的振动反应。目前土木工程领域上已出现的减震装置有粘滞阻尼器、金属阻尼器、摩擦阻尼器等，其中粘滞阻尼器因其耗能能力强、性能稳定、造价低廉等优点被广泛应用于桥梁的抗震抗风工程中。然而粘滞阻尼器也存在一定缺陷，由于粘滞阻尼器属于速度相关型阻尼器，其在低频或者超高频荷载作用下的耗能减震效果不佳，并且在振动过程结束后粘滞阻尼器活塞不能回到原来安装位置，从而导致结构存在一定残余位移。
形状记忆合金SMA(Shape memory alloys)是一种应用广泛的智能材料，具有超弹性性能，该材料允许大变形且可自行恢复，在材料变形和恢复过程可消耗输入振动能量，同时研究表明，加载速率对SMA耗能能力的影响不明显，但其缺点是材料整体的耗能能力相对粘滞阻尼器低，所以应用于桥梁工程抗震抗风领域受到一定限制。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种自复位SMA-粘滞减振阻尼器，该装置可以适应结构在各种频段振动荷载作用下的减振耗能，同时可使结构在振动结束后恢复到原来位置，具有很好的自复位性能。
为了达到上述目的，本发明提供的自复位SMA-粘滞减振阻尼器包括头部连接耳环、活塞杆、头部封盖、活塞、粘滞阻尼介质、缸体外壁、中部封盖、弹簧压板、SMA弹簧、导向空心杆、尾部封盖和尾部连接耳环；其中，所述的头部封盖和尾部封盖分别设置在缸体外壁的头部和尾部端口处，并且头部封盖的中部形成有一个中心孔；中部封盖设置在缸体外壁的中部内部，并且中部也形成有一个中心孔；弹簧压板以能够沿缸体外壁轴向移动的方式设置在缸体外壁内位于尾部封盖和中部封盖之间的空间中，并且外部圆周处形成有一个环形导向孔；活塞杆的一端从外向内依次贯穿头部封盖和中部封盖的中心孔后与弹簧压板的内侧面中心处相连接，另一端连接头部连接耳环；活塞与活塞杆固定连接，其位于头部封盖和中部封盖之间的部位，并且外部圆周处沿轴向形成有一个环形油孔；导向空心杆的中部贯穿设置在弹簧压板的导向孔内，外端连接在尾部封盖的内侧面上；两个SMA弹簧分别套在导向空心杆的两侧部位外部；粘滞阻尼介质充填在缸体外壁内位于头部封盖和中部封盖之间的空间内；尾部连接耳环与缸体外壁的尾部端口相连接。
所述的头部封盖、中部封盖与活塞杆之间分别设有组合密封圈，以防止粘滞阻尼介质从缸体外壁中向外溢出。
所述的活塞和缸体外壁之间设有橡胶密封圈。
所述的两个SMA弹簧的规格相同且对称设置。
本发明提供的自复位SMA-粘滞减振阻尼器具有的优点和积极效果是：1.可以耗散大部分输入振动能量；2.SMA弹簧可以耗散低频或超高频振动能量，同时可以恢复活塞至原来位置以消除残余变形；3.可根据需要通过调节预压弹簧预压力的方法来调整阻尼器刚度；4.安装拆卸简单，易于维修维护。
附图说明
图1为本发明提供的自复位SMA-粘滞减振阻尼器结构示意图；
图2为本发明提供的自复位SMA-粘滞减振阻尼器中活塞杆和弹簧压板结构示意图。
图3为本发明提供的自复位SMA-粘滞减振阻尼器中导向空心杆和尾部封盖结构示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹配合附图详细说明如下：
如图1—图3所示，本发明提供的自复位SMA-粘滞减振阻尼器包括头部连接耳环1、活塞杆2、头部封盖3、活塞6、粘滞阻尼介质8、缸体外壁9、中部封盖10、弹簧压板11、SMA弹簧12、导向空心杆13、尾部封盖14和尾部连接耳环15；其中，所述的头部封盖3和尾部封盖14分别设置在缸体外壁9的头部和尾部端口处，并且头部封盖3的中部形成有一个中心孔；中部封盖10设置在缸体外壁9的中部内部，并且中部也形成有一个中心孔；弹簧压板11以能够沿缸体外壁9轴向移动的方式设置在缸体外壁9内位于尾部封盖14和中部封盖10之间的空间中，并且外部圆周处形成有一个环形导向孔16；活塞杆2的一端从外向内依次贯穿头部封盖3和中部封盖10的中心孔后与弹簧压板11的内侧面中心处相连接，另一端连接头部连接耳环1；活塞6与活塞杆2固定连接，其位于头部封盖3和中部封盖10之间的部位，并且外部圆周处沿轴向形成有一个环形油孔5；导向空心杆13的中部贯穿设置在弹簧压板11的导向孔16内，外端连接在尾部封盖14的内侧面上；两个SMA弹簧12分别套在导向空心杆13的两侧部位外部；粘滞阻尼介质8充填在缸体外壁9内位于头部封盖3和中部封盖10之间的空间内；尾部连接耳环15与缸体外壁9的尾部端口相连接。
所述的头部封盖3、中部封盖10与活塞杆2之间分别设有组合密封圈4，以防止粘滞阻尼介质8从缸体外壁9中向外溢出。
所述的活塞6和缸体外壁9之间设有橡胶密封圈7。
所述的两个SMA弹簧12的规格相同且对称设置。
所述的尾部封盖14与缸体外壁9间采用装配式螺栓进行连接，因此方便SMA弹簧12的安装与拆卸。
现将本发明提供的自复位SMA-粘滞减振阻尼器的工作原理阐述如下：
在实际土木工程中，将自复位SMA-粘滞减振阻尼器利用头部连接耳环1和尾部连接耳环15分别连接在土木结构上会产生较大位移的部位或者需要进行减振控制的部位，例如桥梁的墩梁之间和斜拉桥的拉索部位；当上述结构在外荷载作用下发生振动时，由该振动产生的外力会对活塞杆2产生往复的拉压力，这时活塞杆2将带动活塞6在缸体外壁9内进行往复运动，粘滞阻尼介质7在活塞6往复挤压作用下将穿过活塞6上的油孔5流向另一侧，从而产生粘滞阻尼力，同时活塞杆2还将带动弹簧压板11进行往复运动，由此挤压位于其两侧的SMA弹簧12，SMA弹簧12通过产生变形对弹簧压板11产生往复作用力。在上述运动过程中，粘滞阻尼力和具有超弹性特性的SMA弹簧12可以消耗振动能量，另外，SMA弹簧12可以自动实现精确复位，因此能够消除结构在振动结束后的残余位移。此外，活塞杆2在往复运动过程中，导向空心杆13可对往复运动的活塞杆2起到导向作用。
另外，本发明可通过安装不同规格的SMA弹簧12来调节阻尼器的刚度和自恢复性能，以用以适应实际工程需要。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种自复位SMA-粘滞减振阻尼器，其特征在于：所述的自复位SMA-粘滞减振阻尼器包括头部连接耳环(1)、活塞杆(2)、头部封盖(3)、活塞(6)、粘滞阻尼介质(8)、缸体外壁(9)、中部封盖(10)、弹簧压板(11)、SMA弹簧(12)、导向空心杆(13)、尾部封盖(14)和尾部连接耳环(15)；其中，所述的头部封盖(3)和尾部封盖(14)分别设置在缸体外壁(9)的头部和尾部端口处，并且头部封盖(3)的中部形成有一个中心孔；中部封盖(10)设置在缸体外壁(9)的中部内部，并且中部也形成有一个中心孔；弹簧压板(11)以能够沿缸体外壁(9)轴向移动的方式设置在缸体外壁(9)内位于尾部封盖(14)和中部封盖(10)之间的空间中，并且外部圆周处形成有一个环形导向孔(16)；活塞杆(2)的一端从外向内依次贯穿头部封盖(3)和中部封盖(10)的中心孔后与弹簧压板(11)的内侧面中心处相连接，另一端连接头部连接耳环(1)；活塞(6)与活塞杆(2)固定连接，其位于头部封盖(3)和中部封盖(10)之间的部位，并且外部圆周处沿轴向形成有一个环形油孔(5)；导向空心杆(13)的中部贯穿设置在弹簧压板(11)的导向孔(16)内，外端连接在尾部封盖(14)的内侧面上；两个SMA弹簧(12)分别套在导向空心杆(13)的两侧部位外部；粘滞阻尼介质(8)充填在缸体外壁(9)内位于头部封盖(3)和中部封盖(10)之间的空间内；尾部连接耳环(15)与缸体外壁(9)的尾部端口相连接。
2.根据权利要求1所述的自复位SMA-粘滞减振阻尼器，其特征在于：所述的头部封盖(3)、中部封盖(10)与活塞杆(2)之间分别设有组合密封圈(4)。
3.根据权利要求1所述的自复位SMA-粘滞减振阻尼器，其特征在于：所述的活塞(6)和缸体外壁(9)之间设有橡胶密封圈(7)。
4.根据权利要求1所述的自复位SMA-粘滞减振阻尼器，其特征在于：所述的两个SMA弹簧(12)的规格相同且对称设置。
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