CN111946376B - 锚杆拉伸阻尼器的制备方法及锚杆拉伸阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锚杆拉伸阻尼器的制备方法及锚杆拉伸阻尼器。拉伸阻尼器的制备方法包括步骤:根据锚杆或锚索的预期应力值及预期最大拉伸量,基于空间体积挤压填充原理,得到圆柱型空洞的高度值,根据预期应力值及高度值,基于强度折减的体积等效原理及弹塑性制作材料的弹塑性原理,得到圆柱型空洞的直径值,根据圆柱型空洞的高度值和直径值,通过3D打印将弹塑性制作材料打印形成至少一个环形阻尼塞,将至少一个环形阻尼塞装设于壳体结构内,形成拉伸阻尼器。本发明提供的锚杆拉伸阻尼器的制备方法及锚杆拉伸阻尼器,利用3D打印的定制化打印,从而实现了根据工程现场所需的锚杆或锚索的预取应力值和预期最大拉伸量个性化定制拉伸阻尼器。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域,特别是涉及一种锚杆拉伸阻尼器的制备方法及锚杆拉伸阻尼器。
背景技术
在岩土工程中,由于锚杆和锚索可充分发挥锚杆的抗剪、抗拉、组合梁等效应而成为防控工程岩体失稳的关键支护手段之一。然而,大量边坡岩体和地下工程围岩的锚杆和锚索的支护锚固实践发现,锚杆和锚索在适应岩体时效大变形方面存在一定的局限性:(1)当岩体发生不稳定的大变形导致钢质的锚杆和锚索被迫拉伸并超出其拉伸极限值,容易引起锚杆和锚索的断裂或锚固垫片变形;(2)当岩体发生冲击性大变形时,支护的锚杆和锚索不能快速屈服并实现让压变形,从而导致支护结构不能防护岩体冲击并导致人员和设备损失。
为此,一些工程的锚杆和锚索采用了增设拉伸阻尼塞的方式解决锚杆和锚索的不能适应大变形的问题,如采用负泊松比材料构件阻尼塞用于预应力锚杆(何满朝,等.岩石力学与工程学报,2016年,35(8)期)、波浪形锚杆结构等(张彪,等.岩土力学,2016年,37(7)期)。
然而,这些阻尼塞都是采用出厂设定的拉伸屈服荷载或应力和大变形值,不能适应特定工程或同一工程不同工况下的预期应力和预期大变形。
发明内容
基于此,有必要针对现有阻尼塞不能适应特定工程或同一工程不同工况下的预期应力和预期大变形的问题,提供一种能适应特定工程或同一工程不同工况下的预期应力和预期大变形的锚杆拉伸阻尼器的制备方法及锚杆拉伸阻尼器。
本申请的一方面,提供一种锚杆拉伸阻尼器的制备方法,包括:
包括步骤:
1)根据锚杆或锚索的预期应力值及预期最大拉伸量,基于空间体积挤压填充原理,得到圆柱型空洞的高度值;其中,所述锚杆拉伸阻尼器包括沿拉伸方向层叠设置的至少一个环形阻尼塞,每一所述环形阻尼器包括沿所述拉伸方向间隔设置的至少两层圆柱型空洞层,每一所述圆柱型空洞层包括沿与所述拉伸方向垂直的方向间隔设置的至少两个所述圆柱型空洞;
2)根据所述预期应力值及所述高度值,基于强度折减的体积等效原理及弹塑性制作材料的弹塑性原理,得到所述圆柱型空洞的直径值;
3)根据所述圆柱型空洞的所述高度值和所述直径值,通过3D打印将所述弹塑性制作材料打印形成所述至少一个环形阻尼塞;
4)将所述至少一个环形阻尼塞装设于壳体结构内,形成所述锚杆拉伸阻尼器。
在其中一个实施例中,所述步骤1)具体包括:
根据公式(I)得到所述圆柱型空洞的高度值:
H2=(M/J-σdoor/Epa·H1)/K (I);
其中,H2为所述圆柱型空洞的高度值,M为所述预期最大拉伸量,J为所述至少一个环形阻尼塞的数量,σdoor为所述预期应力值,Epa为所述弹塑性制作材料的弹性模量,H1为所述环形阻尼塞的高度值,K为所述至少两层圆柱型空洞层的层数。
在其中一个实施例中,所述步骤2)具体包括:
根据公式(II)得到所述圆柱型空洞的直径值:
其中,L3为所述圆柱型空洞的直径值,L1为所述环形阻尼塞的外径值,L2为所述环形阻尼塞的内径值,H1为所述环形阻尼塞的高度值,σdoor为所述预期应力值,n为每一所述环形阻尼塞的所述圆柱型空洞的数量,H2为所述圆柱型空洞的高度值,σpa为所述弹塑性制作材料的屈服强度值。
在其中一个实施例中,所述弹塑性制作材料包括聚乳酸或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
在其中一个实施例中,所述步骤3)具体包括步骤:
获取所述至少两层圆柱型空洞层的层数及每一所述环形阻尼塞的所述圆柱型空洞的数量;
根据所述至少两层圆柱型空洞层的层数、每一所述环形阻尼塞的所述圆柱型空洞的数量及所述预期最大拉伸量,建立三维数字模型;
根据所述三维数字模型,通过3D打印将所述弹塑性制作材料打印形成所述至少一个环形阻尼塞。
在其中一个实施例中,任意一层所述圆柱型空洞层中的相邻的两个所述圆柱型空洞之间的间距大于所述圆柱型空洞的所述直径值,任意相邻两层所述圆柱型空洞层之间的间距大于所述圆柱型空洞的所述高度值。
本申请的另一方面,还提供一种锚杆拉伸阻尼器,包括壳体结构;
至少一个环形阻尼塞,装设于所述壳体结构内,所述至少一个环形阻尼塞沿拉伸方向层叠设置;
每一所述环形阻尼塞包括沿所述拉伸方向间隔设置的至少两层圆柱型空洞层,每一所述圆柱型空洞层包括沿与所述拉伸方向垂直的方向间隔设置的至少两个所述圆柱型空洞;
其中,所述圆柱型空洞的高度值根据锚杆或锚索的预期应力值及预期最大拉伸量,基于空间体积挤压填充原理得到,所述圆柱型空洞的直径值根据所述预期应力值及所述高度值,基于强度折减的体积等效原理及制作材料的弹塑性原理得到。
在其中一个实施例中,所述拉伸方向为所述环形阻尼塞的轴向方向。
在其中一个实施例中,所述壳体结构包括壳体,所述壳体包括底壁及沿所述底壁周向设置且与所述底壁连接的侧壁,所述底壁及所述侧壁围设形成容纳所述至少一个环形阻尼塞的容纳腔;
所述壳体结构还包括拉伸件,所述拉伸件包括杆体及位于所述杆体一侧的抵接部,所述底壁开设有连通所述容纳腔与所述壳体的外部的连通口,所述杆体远离所述抵接部的一端穿过所述至少一个环形阻尼塞及所述连通口,以在所述抵接部与所述底壁及所述侧壁之间形成能够压缩所述至少一个环形阻尼塞的压缩位。
在其中一个实施例中,所述杆体远离所述抵接部的一端设有第一连接部,所述第一连接部与外部的第一锚杆拉伸件或第一锚索拉伸件相连;
所述侧壁远离所述底壁的一侧形成有与所述容纳腔连通的开口,所述开口处设有第二连接部,所述第二连接部与外部的第二锚杆拉伸件或第二锚索拉伸件相连。
上述的锚杆拉伸阻尼器的制备方法及锚杆拉伸阻尼器,利用3D打印的定制化打印,从而实现了根据工程现场所需的锚杆或锚索的预取应力值和预期最大拉伸量个性化定制锚杆拉伸阻尼器,以适应特定工程或同一工程不同工况下的锚杆或锚索的预期应力和预期大变形,颠覆了传统拉伸阻尼器采用出厂设定而不能充分适应具体工程现场需求的难题。
另外,由于利用了弹塑性制作材料的弹塑性屈服特性及强度折减的体积等效原理,从而实现了锚杆拉伸阻尼器在大变形拉伸条件下可保持恒定工作应力,破解了传统拉伸阻尼器工作荷载变小的难题。利用了弹塑性制作材料的弹塑性变形特性和空间体积挤压填充原理,从而实现了预期大变形范围内让压拉伸变形,避免了锚杆或锚索的破坏。
附图说明
图1为本发明一实施例中的锚杆拉伸阻尼器的制备方法的流程示意图;
图2为本发明一实施例中的锚杆拉伸阻尼器的结构示意图;
图3为图2所示的锚杆拉伸阻尼器的A-A截面示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
此外,附图并不是1:1的比例绘制,并且各元件的相对尺寸在附图中仅以示例地绘制,而不一定按照真实比例绘制。
图1示出了本发明一实施例中的锚杆拉伸阻尼器的制备方法的流程示意图,图2为本发明一实施例中的锚杆拉伸阻尼器的结构示意图,图3为图2所示的锚杆拉伸阻尼器的A-A截面示意图。为便于描述,附图仅示出了与本发明实施例相关的结构。
参阅附图,本发明一实施例提供一种锚杆拉伸阻尼器的制备方法100,包括步骤:
S110:根据锚杆或锚索的预期应力值和预期最大拉伸量,基于空间体积挤压填充原理,得到圆柱型空洞111的高度值;其中,锚杆拉伸阻尼器100包括沿拉伸方向层叠设置的至少一个环形阻尼塞10,每一环形阻尼塞10包括沿拉伸方向间隔设置的至少两层圆柱型空洞层11,每一圆柱型空洞层11包括沿与拉伸方向垂直的方向间隔设置的至少两个圆柱型空洞111;
其中,锚杆或锚索的预期应力值和预期最大拉伸量均可根据岩土工程的现场要求获得。
其中,应当理解的是,圆柱型空洞111呈圆柱型。具体地,圆柱型空洞111的轴线与环形阻尼塞10的轴线平行设置。
具体地,步骤S110具体包括:
根据公式(I)得到圆柱型空洞111的高度值:
H2=(M/J-σdoor/Epa·H1)/K (I);
其中,H2为圆柱型空洞111的高度值,M为预期最大拉伸量,J为至少一个环形阻尼塞10的数量,σdoor为预期应力值,Epa为弹塑性制作材料的弹性模量,H1为环形阻尼塞10的高度值,K为所述至少两层圆柱型空洞层11的层数。
应当理解,环形阻尼塞10应由弹塑性制作材料制作而成。优选地,弹塑性制作材料为聚乳酸材料。
S120:根据预期应力值及高度值,基于强度折减的体积等效远离及弹塑性制作材料的弹塑性原理,得到圆柱型空洞11的直径值;
具体地,步骤S120具体包括:
根据公式(II)得到所述圆柱型空洞的直径值:
其中,L3为圆柱型空洞111的直径值,L1为环形阻尼塞10的外径值,L2为环形阻尼塞10的内径值,H1为环形阻尼塞10的高度值,σdoor为预期应力值,n为每一环形阻尼塞10的圆柱型空洞111的数量,H2为圆柱型空洞111的高度值,σpa为弹塑性制作材料的屈服强度值。
S130:根据圆柱型空洞111的高度值和直径值,通过3D打印将弹塑性制作材料打印形成至少一个环形阻尼塞10;
其中,弹塑性制作材料为3D打印用的打印材料。优选地,弹塑性制作材料包括聚乳酸或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。聚乳酸的热稳定性好,加工温度170~230℃,有好的抗溶剂性,可用多种方式进行加工,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。如此,可使得3D打印形成的环形阻尼塞10结构更稳定且性能好。
具体地,步骤S140具体包括步骤:
S132:获取至少两层圆柱型空洞层11的层数及每一环形阻尼塞10的圆柱型空洞111的数量;
S134:根据至少两层圆柱型空洞层11的层数、每一环形阻尼塞10的圆柱型空洞111的数量及预期最大拉伸量,建立三维数字模型;
S138:根据三维数字模型,通过3D打印将弹塑性制作材料打印形成至少一个环形阻尼塞10。
具体地,3D打印采用熔融沉积建模成型法将弹塑性制作材料打印形成至少一个环形阻尼塞10。熔融沉积建模成型法(FDM,Fused Deposition Modeling)能快速、高效、精准地制作包含复杂结构的三维实体模型。
S140:将至少一个环形阻尼器10装设于壳体结构20内,形成锚杆拉伸阻尼器100。
如此,利用3D打印的定制化打印,从而实现了根据工程现场所需的锚杆或锚索的预取应力值和预期最大拉伸量个性化定制锚杆拉伸阻尼器100,以适应特定工程或同一工程不同工况下的锚杆或锚索的预期应力和预期大变形,颠覆了传统拉伸阻尼器采用出厂设定而不能充分适应具体工程现场需求的难题。
另外,由于利用了弹塑性制作材料的弹塑性屈服特性及强度折减的体积等效原理,从而实现了锚杆拉伸阻尼器100在大变形拉伸条件下可保持恒定工作应力,破解了传统拉伸阻尼器工作荷载变小的难题。利用了弹塑性制作材料的弹塑性变形特性和空间体积挤压填充原理,从而实现了预期大变形范围内让压拉伸变形,避免了锚杆或锚索的破坏。
在一些实施例中,任意一层圆柱型空洞层11中相邻的两个圆柱型空洞111之间的间距大于圆柱型空洞111的直径值,任意相邻两侧圆柱型空洞层11之间的间距大于圆柱型空洞的高度值,从而既可确保阻尼塞具有较好初始刚度并满足初始工作状态要求,又可实现大变形条件下的体积压缩和阻尼效果。
为了方便理解本发明的锚杆拉伸阻尼器的制备方法,通过具体一实施例详细描述:
据现场对象和设计的工作状态,设M=0.2m,J=1个,σdoor=300MPa,Epa=600MPa,H1=0.2m,K=5层,根据式(I)可计算出圆柱型空洞的H2=0.02m;
进而据现场对象和设计的工作状态,设L1=0.6m,L2=0.3,H1=0.2m,σdoor=300MPa,n=200,H2=0.02,σpa=1200MPa,根据式(II)可计算出圆柱型空洞的L3=0.05m;
基于这一参数,从而构建三维数字模型,进而可采用3D打印技术定制化制备本发明的拉伸阻尼器。
基于同样的发明构思,本案还提供一种锚杆锚杆拉伸阻尼器100,包括壳体结构20及至少一个环形阻尼塞10。
至少一个环形阻尼塞10装设于壳体结构20内,至少一个环形阻尼塞10沿拉伸方向层叠设置,每一环形阻尼塞10包括沿拉伸方向间隔设置的至少两层圆柱型空洞层11,每一圆柱型空洞层11包括沿与拉伸方向垂直的方向间隔设置的至少两个圆柱型空洞111。
其中,圆柱型空洞111的高度值根据锚杆或锚索的预期应力值及预期最大拉伸量,基于空间体积挤压填充原理得到,圆柱型空洞111的直径值根据预期应力值及高度值,基于强度折减的体积等效原理及制作材料的弹塑性原理得到。
在一些实施例中,壳体结构20包括壳体21,壳体21包括底壁211及沿底壁211周向设置且与底壁211连接的侧壁212,底壁211及侧壁212围设形成容纳至少一个环形阻尼塞10的容纳腔213。
壳体21还包括拉伸件22,拉伸件22包括杆体221及位于杆体221一侧的抵接部222,底壁211开设有连通容纳腔213与壳体21的外部的连通口214,杆体221远离抵接部222一端穿过至少一个环形阻尼器10及连通口214,以在抵接部222与底壁211及侧壁212之间形成能够压缩至少一个环形阻尼塞10的压缩位。具体地,至少一个环形阻尼塞10沿拉伸方向的两侧分别与抵接部222及底壁211抵接。
在一些实施例中,容纳腔213的内壁与至少一个环形阻尼塞10的外壁相配合。具体地,容纳腔213呈圆柱型,环形阻尼塞10的外壁呈圆柱形。更具体地,容纳腔213的内壁与环形阻尼塞10的外壁之间间隙配合。
在一些实施例中,杆体221的外壁与环形阻尼塞10的内壁相配合。具体地,杆体221呈圆柱型,环形阻尼塞10的内壁呈圆柱形。更具体地,杆体221的外壁与环形阻尼塞10的内壁之间间隙配合。
在一些实施例中,杆体221与连通口214之间间隙配合。具体地,连通口214的直径与环形阻尼塞10的内径相同。
在一些实施例中,杆体221远离抵接部222的一端设有第一连接部2211,第一连接部2211与外部的第一锚杆拉伸件或第一锚索拉伸件相连,侧壁212远离底壁211的一侧形成有与容纳腔213连通的开口215,开口215处设有第二连接部2121,第二连接部2121与外部的第二锚杆拉伸件或第二锚索拉伸件相连。
进一步地,第一连接部2211包括外螺纹部,第二连接部2121包括内螺纹部。在其他实施例中,第一连接部2211和第二连接部2121也可使用其他连接结构与第一锚杆拉伸件及第二锚杆拉伸件相连或与第一锚索拉伸件及第二锚索拉伸件相连,在此不作限制。
本发明实施例提供的拉伸阻尼器的制备方法及锚杆拉伸阻尼器100,相较于现有技术,具有以下有益效果:
利用3D打印的定制化打印,从而实现了根据工程现场所需的锚杆或锚索的预取应力值和预期最大拉伸量个性化定制锚杆拉伸阻尼器100,以适应特定工程或同一工程不同工况下的锚杆或锚索的预期应力和预期大变形,颠覆了传统拉伸阻尼器采用出厂设定而不能充分适应具体工程现场需求的难题。
另外,由于利用了弹塑性制作材料的弹塑性屈服特性及强度折减的体积等效原理,从而实现了锚杆拉伸阻尼器100在大变形拉伸条件下可保持恒定工作应力,破解了传统拉伸阻尼器工作荷载变小的难题。利用了弹塑性制作材料的弹塑性变形特性和空间体积挤压填充原理,从而实现了预期大变形范围内让压拉伸变形,避免了锚杆或锚索的破坏。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种锚杆拉伸阻尼器的制备方法,其特征在于,包括步骤:
1)根据锚杆或锚索的预期应力值及预期最大拉伸量,基于空间体积挤压填充原理,得到圆柱型空洞的高度值;其中,所述锚杆拉伸阻尼器包括沿拉伸方向层叠设置的至少一个环形阻尼塞,每一所述环形阻尼塞包括沿所述拉伸方向间隔设置的至少两层圆柱型空洞层,每一所述圆柱型空洞层包括沿与所述拉伸方向垂直的方向间隔设置的至少两个所述圆柱型空洞;
2)根据所述预期应力值及所述高度值,基于强度折减的体积等效原理及弹塑性制作材料的弹塑性原理,得到所述圆柱型空洞的直径值;
3)根据所述圆柱型空洞的所述高度值和所述直径值,通过3D打印将所述弹塑性制作材料打印形成所述至少一个环形阻尼塞;
4)将所述至少一个环形阻尼塞装设于壳体结构内,形成所述锚杆拉伸阻尼器;
步骤1)具体包括:
根据公式(I)得到所述圆柱型空洞的高度值:
H2=(M/J-σdoor/Epa·H1)/K (I);
其中,H2为所述圆柱型空洞的高度值,M为所述预期最大拉伸量,J为所述至少一个环形阻尼塞的数量,σdoor为所述预期应力值,Epa为所述弹塑性制作材料的弹性模量,H1为所述环形阻尼塞的高度值,K为所述至少两层圆柱型空洞层的层数;
步骤2)具体包括:
根据公式(II)得到所述圆柱型空洞的直径值:
其中,L3为所述圆柱型空洞的直径值,L1为所述环形阻尼塞的外径值,L2为所述环形阻尼塞的内径值,H1为所述环形阻尼塞的高度值,σdoor为所述预期应力值,n为每一所述环形阻尼塞的所述圆柱型空洞的数量,H2为所述圆柱型空洞的高度值,σpa为所述弹塑性制作材料的屈服强度值。
2.根据权利要求1所述的锚杆拉伸阻尼器的制备方法,其特征在于,所述弹塑性制作材料包括聚乳酸或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
3.根据权利要求1所述的锚杆拉伸阻尼器的制备方法,其特征在于,所述步骤3)具体包括步骤:
获取所述至少两层圆柱型空洞层的层数及每一所述环形阻尼塞的所述圆柱型空洞的数量;
根据所述至少两层圆柱型空洞层的层数、每一所述环形阻尼塞的所述圆柱型空洞的数量及所述预期最大拉伸量,建立三维数字模型;
根据所述三维数字模型,通过3D打印将所述弹塑性制作材料打印形成所述至少一个环形阻尼塞。
4.根据权利要求1所述的锚杆拉伸阻尼器的制备方法,其特征在于,任意一层所述圆柱型空洞层中的相邻的两个所述圆柱型空洞之间的间距大于所述圆柱型空洞的所述直径值,任意相邻两层所述圆柱型空洞层之间的间距大于所述圆柱型空洞的所述高度值。
5.一种锚杆拉伸阻尼器,其特征在于,包括:
壳体结构;
至少一个环形阻尼塞,装设于所述壳体结构内,所述至少一个环形阻尼塞沿拉伸方向层叠设置;
每一所述环形阻尼塞包括沿所述拉伸方向间隔设置的至少两层圆柱型空洞层,每一所述圆柱型空洞层包括沿与所述拉伸方向垂直的方向间隔设置的至少两个所述圆柱型空洞;
其中,所述圆柱型空洞的高度值根据锚杆或锚索的预期应力值及预期最大拉伸量,基于空间体积挤压填充原理得到,所述圆柱型空洞的直径值根据所述预期应力值及所述高度值,基于强度折减的体积等效原理及弹塑性制作材料的弹塑性原理得到;
根据公式(I)得到所述圆柱型空洞的高度值:
H2=(M/J-σdoor/Epa·H1)/K (I);
其中,H2为所述圆柱型空洞的高度值,M为所述预期最大拉伸量,J为所述至少一个环形阻尼塞的数量,σdoor为所述预期应力值,Epa为所述弹塑性制作材料的弹性模量,H1为所述环形阻尼塞的高度值,K为所述至少两层圆柱型空洞层的层数;
根据公式(II)得到所述圆柱型空洞的直径值:
其中,L3为所述圆柱型空洞的直径值,L1为所述环形阻尼塞的外径值,L2为所述环形阻尼塞的内径值,H1为所述环形阻尼塞的高度值,σdoor为所述预期应力值,n为每一所述环形阻尼塞的所述圆柱型空洞的数量,H2为所述圆柱型空洞的高度值,σpa为所述弹塑性制作材料的屈服强度值。
6.根据权利要求5所述的锚杆拉伸阻尼器,其特征在于,所述拉伸方向为所述环形阻尼塞的轴向方向。
7.根据权利要求5所述的锚杆拉伸阻尼器,其特征在于,所述壳体结构包括壳体,所述壳体包括底壁及沿所述底壁周向设置且与所述底壁连接的侧壁,所述底壁及所述侧壁围设形成容纳所述至少一个环形阻尼塞的容纳腔;
所述壳体结构还包括拉伸件,所述拉伸件包括杆体及位于所述杆体一侧的抵接部,所述底壁开设有连通所述容纳腔与所述壳体的外部的连通口,所述杆体远离所述抵接部的一端穿过所述至少一个环形阻尼塞及所述连通口,以在所述抵接部与所述底壁及所述侧壁之间形成能够压缩所述至少一个环形阻尼塞的压缩位。
8.根据权利要求7所述的锚杆拉伸阻尼器,其特征在于,所述杆体远离所述抵接部的一端设有第一连接部,所述第一连接部与外部的第一锚杆拉伸件或第一锚索拉伸件相连;
所述侧壁远离所述底壁的一侧形成有与所述容纳腔连通的开口,所述开口处设有第二连接部,所述第二连接部与外部的第二锚杆拉伸件或第二锚索拉伸件相连。
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100320655A1 (en) * | 2009-06-23 | 2010-12-23 | Kayaba Industry Co., Ltd. | Shock absorber |
CN204511481U (zh) * | 2015-03-27 | 2015-07-29 | 中国矿业大学 | 一种大变形让压锚杆 |
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CN108119175A (zh) * | 2016-11-29 | 2018-06-05 | 辽宁工程技术大学 | 一种让位缓冲吸能防冲锚杆 |
CN108397220A (zh) * | 2018-03-23 | 2018-08-14 | 李海斌 | 一种锚索防射及监测装置 |
CN108708757A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-10-26 | 北京科技大学 | 一种高阻尼吸能锚杆托盘 |
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100320655A1 (en) * | 2009-06-23 | 2010-12-23 | Kayaba Industry Co., Ltd. | Shock absorber |
CN204511481U (zh) * | 2015-03-27 | 2015-07-29 | 中国矿业大学 | 一种大变形让压锚杆 |
CN205277466U (zh) * | 2015-12-29 | 2016-06-01 | 山东科技大学 | 一种可分级让压锚杆 |
CN108119175A (zh) * | 2016-11-29 | 2018-06-05 | 辽宁工程技术大学 | 一种让位缓冲吸能防冲锚杆 |
CN108397220A (zh) * | 2018-03-23 | 2018-08-14 | 李海斌 | 一种锚索防射及监测装置 |
CN108708757A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-10-26 | 北京科技大学 | 一种高阻尼吸能锚杆托盘 |
CN109695463A (zh) * | 2019-03-08 | 2019-04-30 | 成都理工大学 | 一种压管式摩阻型可伸长锚杆 |
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