CN113250338B

CN113250338B - 一种分级调节形状记忆合金丝长度的阻尼器及制作方法

Info

Publication number: CN113250338B
Application number: CN202110573810.6A
Authority: CN
Inventors: 潘旦光; 王俊鹏; 江坤; 颜丙寅; 李鑫燚
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2021-05-25
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2022-04-26
Anticipated expiration: 2041-05-25
Also published as: CN113250338A

Abstract

本发明公开了一种分级调节形状记忆合金丝长度的阻尼器及制作方法，阻尼器包括U形导槽、传动棒、C形导棒、固定部、夹具和形状记忆合金丝，每一个C形导棒穿设于一个第二通孔和对应的第一通孔中，每一个C形导棒的每一个侧壁与一个固定部固定连接，每一个固定部包括连杆和设置在连杆上的多个第一固定板，每一个形状记忆合金丝穿设在位于U形导槽的同一侧的两个固定部的第一固定板之间，每对夹具用于将施加预拉力的一个形状记忆合金丝固定在位于U形导槽的同一侧的两个固定部的不同第一固定板之间，以得到不同有效长度的形状记忆合金丝。本发明可以得到不同有效长度的形状记忆合金丝，适应不同的工作需求，实现对形状记忆合金丝施加预拉力。

Description

一种分级调节形状记忆合金丝长度的阻尼器及制作方法

技术领域

本发明涉及阻尼器技术领域，特别涉及一种分级调节形状记忆合金丝长度的阻尼器及制作方法。

背景技术

建筑结构中通常采用阻尼器来消耗地震能量，形状记忆合金丝(简称SMA)的变形恢复能力强，结构简单，具备很好的耗能能力，因此形状记忆合金丝阻尼器的应用非常广泛。传统的形状记忆合金丝阻尼器虽能实现在拉压状态下的耗能和自复位，但无法根据实际工程需要调节形状记忆合金丝的长度参数，无法对形状记忆合金丝施加预拉力等。

发明内容

本发明提供一种分级调节形状记忆合金丝长度的阻尼器及制作方法，相对于现有技术可以调节形状记忆合金丝的长度，并对形状记忆合金丝施加预拉力。

为解决上述问题，本发明提供了如下技术方案：

一方面，本发明提供一种分级调节形状记忆合金丝长度的阻尼器，包括：U形导槽、传动棒、两个C形导棒、四个固定部、两对夹具以及两个形状记忆合金丝，其中：

所述U形导槽的每一个侧壁上间隔开设有两个第一通孔，且两个侧壁上的所述第一通孔位置对称；所述传动棒上间隔开设有两个与所述第一通孔位置对应的第二通孔，所述第二通孔的尺寸等于对应的所述第一通孔的尺寸；每一个所述C形导棒穿设于一个所述第二通孔和对应的所述第一通孔中，且所述C形导棒中间段的尺寸小于或等于所述第一通孔和所述第二通孔的尺寸，以使所述传动棒能在所述U形导槽内沿着所述第一通孔的长度方向滑动；

每一个所述C形导棒的每一个侧壁与一个所述固定部固定连接，每一个所述固定部包括连杆和设置在所述连杆上的多个第一固定板，且每一个所述形状记忆合金丝穿设在位于所述U形导槽的同一侧的两个固定部的第一固定板之间，且每对所述夹具用于将施加预拉力的一个所述形状记忆合金丝固定在位于所述U形导槽的同一侧的两个固定部的不同第一固定板之间，以得到不同有效长度的形状记忆合金丝。

另一方面，本发明提供一种第一方面的阻尼器的制作方法，包括：

将所述传动棒固定在所述U形导槽的两个侧壁之间；

将每一个所述C形导棒穿设于一个所述第二通孔和对应的所述第一通孔中，并将每一个所述C形导棒与所述U形导槽固定连接；

将每一个所述固定部与所述C形导棒的一个侧壁固定连接；

将每一个所述形状记忆合金丝分别穿设在位于所述U形导槽的一侧的两个固定部的第一固定板之间，采用所述夹具将所述形状记忆合金丝的一端固定在对应的所述固定部的第一固定板上，对所述形状记忆合金丝的另一端施加预拉力，并采用所述夹具将所述形状记忆合金丝的另一端固定在对应的所述固定部的第一固定板上；

将所述阻尼器固定在外部结构上，解除所述传动棒和所述U形导槽的固定连接，并解除所述C形导棒与所述U形导槽的固定连接。

本发明上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下技术效果：

由于固定部上有多个第一固定板，而形状记忆合金丝通过夹具可以固定在不同的第一固定板上，从而得到不同有效长度的形状记忆合金丝，适应不同的工作需求，根据实际工程的情况灵活调节形状记忆合金丝的长度，达到最大的耗能效果，使形状记忆合金丝的利用率达到最高，从而实现在不同震级的地震作用下尤其是小震的作用下形状记忆合金丝达到最大的耗能效果，且结构简单可靠，易于安装。而且，本申请可以实现对形状记忆合金丝施加预拉力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种分级调节形状记忆合金丝长度的阻尼器的爆炸图；

图2是本发明实施例提供的一种分级调节形状记忆合金丝长度的阻尼器在装配过程中的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种分级调节形状记忆合金丝长度的阻尼器在一级固定板使用阶段的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种分级调节形状记忆合金丝长度的阻尼器在二级固定板使用阶段的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种分级调节形状记忆合金丝长度的阻尼器在三级固定板使用阶段的结构示意图。

附图标记：

1、U形导槽；2、传动棒；3、C形导棒；4、固定部；5、夹具；6、形状记忆合金丝；7、外部连接杆；101、U形导槽的底板；102、第二固定板；103、第一连接杆；104和105、第一通孔；106、第一螺丝孔；107-第三螺丝孔；201和202、第二通孔；203、第二连接杆；204、第四螺丝孔；301、第二螺丝孔；302、第七螺丝孔；401、一级第一固定板；402、二级第一固定板；403、三级第一固定板；404、第六螺丝孔；405、穿丝孔；501、第八螺丝孔；502、磁片；801、第二螺丝钉；802、第一螺丝钉；803、第三螺丝钉；804、第四螺丝钉。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

第一方面，本申请提供一种分级调节形状记忆合金丝长度的阻尼器，如图1～5所示，该阻尼器包括：U形导槽1、传动棒2、两个C形导棒3、四个固定部4、两对夹具5以及两个形状记忆合金丝6，其中：

所述U形导槽1的每一个侧壁上间隔开设有两个第一通孔，且两个侧壁上的所述第一通孔位置对称；所述传动棒2上间隔开设有两个与所述第一通孔位置对应的第二通孔，所述第二通孔的尺寸等于对应的所述第一通孔的尺寸；每一个所述C形导棒3穿设于一个所述第二通孔和对应的所述第一通孔中，且所述C形导棒3的尺寸小于或等于所述第一通孔和所述第二通孔的尺寸，以使所述传动棒2能在所述U形导槽1内沿着所述第一通孔的长度方向滑动；

每一个所述C形导棒3的每一个侧壁与一个所述固定部4固定连接，每一个所述固定部4包括连杆和设置在所述连杆上的多个第一固定板，且每一个所述形状记忆合金丝6穿设在位于所述U形导槽1的同一侧的两个固定部4的第一固定板之间，且每对所述夹具5用于将施加预拉力的一个所述形状记忆合金丝6固定在位于所述U形导槽1的同一侧的两个固定部4的不同第一固定板之间，以得到不同有效长度的形状记忆合金丝6。

可理解的是，U形导槽1包括底板101和设置在底板101上的两个侧壁，形成U形结构。在每一个侧壁上开设有两个第一通孔104和105，两个侧壁上的第一通孔的位置是相对应的，以便于能够在两个侧壁间穿设C形导棒3。

可理解的是，传动棒2上开设有两个第二通孔201和202，传动棒2上第二通孔的位置和U形导槽1的侧壁上的第一通孔的位置是相对应的，以便于两个C形导棒3能够分别穿设在U形导槽1的第一通孔104、传动棒2的第二通孔201中以及U形导槽1的第一通孔105、传动棒2的第二通孔中202中。

可理解的是，C形导棒3能够穿设在U形导槽1的两个侧壁上，且能够沿着第一通孔的长度方向滑动，因此C形导棒3的尺寸应该小于等于第一通孔的尺寸。C形导棒3能够穿设在传导棒上，C形导棒3的尺寸小于或等于所述第二通孔的尺寸。

可理解的是，为了使C形导棒3能够沿着第一通孔的长度方向滑动，C形导棒3的端部与U形导槽1的底板之间有一定的空隙。

在制作所述阻尼器的过程中，为了方便制作，可以在将C形导棒3穿设在U形导槽1和传动棒2中后，将C形导棒3与所述U形导槽1固定连接，为了实现两者的固定连接，可以在所述U形导槽1的每一个外侧壁上在两个所述第一通孔之间间隔设置有两个第二固定板102，所述两个第二固定板102之间的间距大于两个所述固定部4的长度之和；每一个所述第二固定板102上开设有第一螺丝孔106，每一个所述C形导棒3的底板上开设有两个第二螺丝孔301，所述第一螺丝孔106和对应的所述第二螺丝孔301用于在制作所述阻尼器的过程中将所述C形导棒3与所述U形导槽1固定连接。

可理解的是，在U形导槽1的一个侧壁上设置两个第二固定板102，整个U形导槽1共设置4个第二固定板102，在第二固定板102上开设第一螺丝孔106，在所述C形导棒3的底板上开设有第二螺丝孔301，将第一螺丝孔106和第二螺丝孔301对准后旋入第一螺丝钉802，便可以实现C形导棒3与所述U形导槽1的固定。

由于在一个侧壁的两个第二固定板102之间需要设置两个固定部4，因此所述两个第二固定板102之间的间距大于两个所述固定部4的长度之和。

在制作所述阻尼器的过程中，为了方便制作，可以在将传动棒2放置在所述U形导槽1的两个侧壁之间后，将所述传动棒2固定在所述U形导槽1的两个侧壁之间。为了实现两者的固定连接，可以在U形导槽1的每一个侧壁上间隔开设有两个第三螺丝孔107，两个侧壁上的所述第三螺丝孔107位置对称；所述传动棒2上间隔开设有两个与所述第三螺丝孔107位置对应的第四螺丝孔204；所述第三螺丝孔107和对应的所述第四螺丝孔204用于在在制作所述阻尼器的过程中将所述传动棒2固定在所述U形导槽1的两个侧壁之间。

也就是说，在U形导槽1的一个侧壁上开设有两个第三螺丝孔107，整个U形导槽1共开设4个第三螺丝孔107，且两个侧壁上的第三螺丝孔107的位置是对应的，在传导棒上也开设有两个第四螺丝孔204，将第三螺丝孔107和第四螺丝孔204的位置对齐后，在第三螺丝孔107和第四螺丝孔204中旋入第二螺丝钉801，便可以将所述传动棒2固定在所述U形导槽1的两个侧壁之间。

当然，在阻尼器制作完成后，可以将第一螺丝钉802和第二螺丝钉801从对应的螺丝孔中旋出，便可以实现C形导棒3与所述U形导槽1的固定解除，传动棒2与述U形导槽1的固定解除，在解除固定连接后，U形导槽1的一端和传动棒2的另一端感受到能量的波动，例如发生地震，此时传动棒2可以在U形导槽1中滑动，进而带动C形导棒3沿着第一通孔的长度方向滑动，这样C形导棒3就可以使两侧的固定部4之间的间距扩大，进而带动形状记忆合金丝6往复拉伸。

在具体实施时，为了能够将阻尼器固定在外部结构中发挥作用，可以在所述U形导槽1上连接两个侧壁的底板上设置第一连接杆103，所述传动棒2的另一端设置第二连接杆203，所述第一连接杆103和第二连接杆203上设置有第五螺丝孔，然后通过第五螺丝孔连接外部连接杆7，然后再通过外部连接杆7连接在其它结构上。

可理解的是，一个C形导棒3的一个侧壁连接一个固定部4，这样两个C形导棒3共连接4个固定部4，在U形导槽1的每一侧有两个固定部4。在一侧的两个固定部4之间设置一个形状记忆合金丝6，这样两个形状记忆合金丝6分布在U形导槽1的两侧。

其中，一个固定部4包括一个连杆和设置在连杆上的多个第一固定板，在图1中，一个固定部4包括3个第一固定板，可以实现形状记忆合金丝6长度的三级调节。

在具体实施时，固定部4上的连杆可以与C形导棒3连接，从而实现固定部4与C形导棒3的连接，具体在每一个固定部4的连杆上开设有第六螺丝孔404，每一个所述C形导棒3的两个侧壁上均开设有第七螺丝孔302，所述第六螺丝孔404和所述第七螺丝孔302用于将所述固定部4与所述C形导棒3的侧壁进行固定连接。

也就是说，将固定部4的第六螺丝孔404和C形导棒3的侧壁上的第七螺丝孔302对齐，并在第六螺丝孔404和第七螺丝孔302中旋入一个第三螺丝钉803，便可以实现固定部4与所述C形导棒3的侧壁的固定连接。

在具体实施时，为了将形状记忆合金丝6穿设在两个固定部4之间，可以在每一个固定部4的各个第一固定板上开设有穿丝孔405，所述形状记忆合金丝6可以通过所述穿丝孔405穿设在所述固定部4中。

在具体实施时，在将形状记忆合金丝6穿设在两个固定部4之间之后，需要对形状记忆合金丝6进行固定。为了实现形状记忆合金丝6的固定，采用了两对夹具5，一个夹具5可以夹住一个形状记忆合金丝6的一段，并固定在一个第一固定板上。

在固定形状记忆合金丝6时，可以利用夹具5将形状记忆合金丝6的一端夹住并固定在一个固定部4的第一固定板上，对形状记忆合金丝6的另一端施加预拉力，然后将形状记忆合金丝6的另一端通过夹具5固定在另一个固定部4的第一固定板上，这样就实现了对一个形状记忆合金丝6的固定。

例如，在图3～5中，通过夹具5将形状记忆合金丝6固定在两个固定部4的一级第一固定板401上，可以形成一级固定板使用阶段的阻尼器，此时形状记忆合金丝6的有效长度最长。通过夹具5将形状记忆合金丝6固定在两个固定部4的二级第一固定板402上，可以形成二级固定板使用阶段的阻尼器。通过夹具5将形状记忆合金丝6固定在两个固定部4的三级第一固定板403之间，可以形成三级固定板使用阶段的阻尼器，此时形状记忆合金丝6的有效长度最短。

在具体实施时，夹具5可以采用多种结构，下面介绍其中一种：每一个所述夹具5包括两个固定片和与每一个固定片分别垂直连接的一个磁片502，每一个所述固定片上开设有第八螺丝孔501，所述形状记忆合金丝6夹设在一个所述夹具5的两个固定片之间，所述两个固定片通过所述第八螺丝孔501固定连接，所述磁片502用于吸附在所述固定部4的第一固定板上。

也就是说，每一个夹具5都包括两个固定片和两个磁片502，一个夹具5的两个固定片可以将形状记忆合金丝6夹设在中间，在固定片上设置有第八螺丝孔501，将两个固定片上的第八螺丝孔501中旋入第四螺丝钉804，这样就可以将中间的形状记忆合金丝6夹紧。磁片502可以吸附在第一固定板上，在未夹紧SMA前将夹具5预吸附在第一固定板上，可以减少预拉力损失。

这里由于采用带有磁片502的夹具5将形状记忆合金丝6预吸附在固定部4上，减少了固定形状记忆合金丝6环节带来的预拉力损失。

本申请提供的阻尼器，由于固定部4上有多个第一固定板，而形状记忆合金丝6通过夹具5可以固定在不同的第一固定板上，从而得到不同有效长度的形状记忆合金丝6，适应不同的工作需求，根据实际工程的情况灵活调节形状记忆合金丝6的长度，达到最大的耗能效果，使形状记忆合金丝6的利用率达到最高，从而实现在不同震级的地震作用下尤其是小震的作用下形状记忆合金丝6达到最大的耗能效果，且结构简单可靠，易于安装。而且，本申请可以实现对形状记忆合金丝6施加预拉力。

第二方面，本申请还提供一种阻尼器的制作方法，该方法为将第一方面中提供的阻尼器进行制作的方法，该方法包括：

S210、将所述传动棒2固定在所述U形导槽1的两个侧壁之间；

在具体实施时，首先可以将传动棒2插入U形导槽1的两个侧壁之间，将第三螺丝孔107和对应的第四螺丝孔204对齐，然后在所述第三螺丝孔107和对应的所述第四螺丝孔204中穿设第二螺丝钉801，以使将所述传动棒2固定在所述U形导槽1的两个侧壁之间。

S220、将每一个所述C形导棒3穿设于一个所述第二通孔和对应的所述第一通孔中，并将每一个所述C形导棒3与所述U形导槽1固定连接；

在具体实施时，可以将C形导棒3穿设于一个第二通孔和对应的所述第一通孔中，并在所述第一螺丝孔106和对应的所述第二螺丝孔301中穿设第一螺丝钉802，以使所述C形导棒3与所述U形导槽1固定连接。

S230、将每一个所述固定部4与所述C形导棒3的一个侧壁固定连接；

在具体实施时，可以将第六螺丝孔404和所述第七螺丝孔302对齐，并在第六螺丝孔404和第七螺丝孔302中旋入一个第三螺丝钉803，便可以实现固定部4与所述C形导棒3的侧壁的固定连接。

S240、将每一个所述形状记忆合金丝6分别穿设在位于所述U形导槽1的一侧的两个固定部4的第一固定板之间，采用所述夹具5将所述形状记忆合金丝6的一端固定在对应的所述固定部4的第一固定板上，对所述形状记忆合金丝6的另一端施加预拉力，并采用所述夹具5将所述形状记忆合金丝6的另一端固定在对应的所述固定部4的第一固定板上；

在具体实施时，将形状记忆合金丝6传入位于同一侧的两个固定部4的穿丝孔405中，并用夹具5将形状记忆合金丝6的一端固定在一个固定部4上，对形状记忆合金丝6的另一端施加预拉力，然后采用夹具5将形状记忆合金丝6的另一端也固定在另一个固定部4上。

在刚开始时可以先将形状记忆合金丝6固定在固定部4的一级第一固定板401上，后续随着实际场景进行调节，也可以一开始就根据使用场景选择好固定在哪一个第一固定板上。

S250、将所述阻尼器固定在外部结构上，解除所述传动棒2和所述U形导槽1的固定连接，并解除所述C形导棒3与所述U形导槽1的固定连接。

在具体实施时，可以通过外部连接杆7将阻尼器固定在外部结构中。

在具体实施时，可以将所述第三螺丝孔107和对应的所述第四螺丝孔204中穿设的第二螺丝钉801移除，以解除所述传动棒2和所述U形导槽1的固定连接；将所述第一螺丝孔106和对应的所述第二螺丝孔301中穿设的第一螺丝钉802移除，以解除所述C形导棒3与所述U形导槽1的固定连接。

可理解的是，该制作方法，有关内容的解释、举例、有益效果等部分可以参考第一方面中的相应部分，此处不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种分级调节形状记忆合金丝长度的阻尼器，其特征在于，包括：U形导槽、传动棒、两个C形导棒、四个固定部、两对夹具以及两个形状记忆合金丝，其中：

每一个所述C形导棒的每一个侧壁与一个所述固定部固定连接，每一个所述固定部包括连杆和设置在所述连杆上的多个第一固定板，且每一个所述形状记忆合金丝穿设在位于所述U形导槽的同一侧的两个固定部的第一固定板之间，且每对所述夹具用于将施加预拉力的一个所述形状记忆合金丝固定在位于所述U形导槽的同一侧的两个固定部的不同第一固定板之间，以得到不同有效长度的形状记忆合金丝；

其中，每一个所述夹具包括两个固定片和与每一个固定片分别垂直连接的一个磁片，每一个所述固定片上开设有第八螺丝孔，所述形状记忆合金丝夹设在一个所述夹具的两个固定片之间，所述两个固定片通过所述第八螺丝孔固定连接，所述磁片用于吸附在所述固定部的第一固定板上；

其中，所述U形导槽的每一个外侧壁上在两个所述第一通孔之间间隔设置有两个第二固定板，所述两个第二固定板之间的间距大于两个所述固定部的长度之和；每一个所述第二固定板上开设有第一螺丝孔，每一个所述C形导棒的底板上开设有两个第二螺丝孔，所述第一螺丝孔和对应的所述第二螺丝孔用于在制作所述阻尼器的过程中将所述C形导棒与所述U形导槽固定连接；

其中，所述U形导槽的每一个侧壁上间隔开设有两个第三螺丝孔，两个侧壁上的所述第三螺丝孔位置对称；所述传动棒上间隔开设有两个与所述第三螺丝孔位置对应的第四螺丝孔；所述第三螺丝孔和对应的所述第四螺丝孔用于在制作所述阻尼器的过程中将所述传动棒固定在所述U形导槽的两个侧壁之间；

其中，所述U形导槽上连接两个侧壁的底板上设置有第一连接杆，所述传动棒的另一端设置第二连接杆，所述第一连接杆和所述第二连接杆上设置有第五螺丝孔，所述第五螺丝孔用于将所述阻尼器固定至外部结构上；

其中，每一个固定部的连杆上开设有第六螺丝孔，每一个所述C形导棒的两个侧壁上均开设有第七螺丝孔，所述第六螺丝孔和所述第七螺丝孔用于将所述固定部与所述C形导棒的侧壁进行固定连接。

2.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于，每一个固定部的各个第一固定板上开设有穿丝孔，所述形状记忆合金丝通过所述穿丝孔穿设在所述固定部中。

3.一种权利要求1～2任一项所述的阻尼器的制作方法，其特征在于，包括：

将所述传动棒固定在所述U形导槽的两个侧壁之间；

将每一个所述固定部与所述C形导棒的一个侧壁固定连接；

4.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述阻尼器为权利要求1所述的阻尼器，将每一个所述C形导棒与所述U形导槽固定连接，包括：在所述第一螺丝孔和对应的所述第二螺丝孔中穿设第一螺丝钉，以使所述C形导棒与所述U形导槽固定连接；解除所述C形导棒与所述U形导槽的固定连接，包括：将所述第一螺丝孔和对应的所述第二螺丝孔中穿设的第一螺丝钉移除，以解除所述C形导棒与所述U形导槽的固定连接。

5.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述阻尼器为权利要求1所述的阻尼器，将所述传动棒固定在所述U形导槽的两个侧壁之间，包括：在所述第三螺丝孔和对应的所述第四螺丝孔中穿设第二螺丝钉，以使将所述传动棒固定在所述U形导槽的两个侧壁之间；解除所述传动棒和所述U形导槽的固定连接，包括：将所述第三螺丝孔和对应的所述第四螺丝孔中穿设的第二螺丝钉移除，以解除所述传动棒和所述U形导槽的固定连接。