CN114319933A

CN114319933A - 具有旋转对称截面的屈曲控制支撑装置

Info

Publication number: CN114319933A
Application number: CN202210064401.8A
Authority: CN
Inventors: 柳杨青; 邓甜; 余钦; 蔡建国; 冯健
Original assignee: Chongqing Jiaotong University
Current assignee: Chongqing Jiaotong University
Priority date: 2022-01-20
Filing date: 2022-01-20
Publication date: 2022-04-12

Abstract

本发明公开了一种具有旋转对称截面的屈曲控制支撑装置，所述屈曲控制支撑装置由耗能段和两个端部约束段组成；耗能段两端分别设置有连接板，两个端部约束段分别连接在两个连接板上；所述耗能段沿轴向分为多个节段；单个节段为4个折纸结构单元所构成的管状旋转对称结构；本发明的有益技术效果是：提出了一种具有旋转对称截面的屈曲控制支撑装置，该方案能在不使用约束套管的情况下使装置全长都具备耗能能力，并且装置的自重较轻，制作、安装相对简单。

Description

具有旋转对称截面的屈曲控制支撑装置

技术领域

本发明涉及一种屈曲控制支撑装置，尤其涉及一种具有旋转对称截面的屈曲控制支撑装置。

背景技术

防屈曲支撑装置是一种现有技术，为了提升其性能，本领域技术人员将折纸耗能结构应用于防屈曲支撑装置上，典型的如CN106639462A、CN106639465A等，存在的问题是：受限于所采用的折纸耗能结构的力学特性，如果折纸耗能结构制作得较长，折纸耗能结构会发生弯折，于是只能在中部设置一支撑平直段来缩减单段折纸耗能结构的长度，否则就只能在折纸耗能结构外设置约束套管来对折纸耗能结构的弯折进行约束（典型的如CN106049954A、CN107083812A），对于设置支撑平直段的方案，由于需要在支撑平直段和折纸耗能结构之间设置连接结构，导致防屈曲支撑装置重量较大，且制作、安装都相对复杂，对于设置约束套管的方案，约束套管同样也同样会导致重量增大、制作、安装复杂的问题。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种具有旋转对称截面的屈曲控制支撑装置，其创新在于：所述屈曲控制支撑装置由耗能段和两个端部约束段组成；耗能段两端分别设置有连接板，两个端部约束段分别连接在两个连接板上；所述耗能段沿轴向分为多个节段；单个节段为4个折纸结构单元所构成的管状旋转对称结构；

单个折纸结构单元展平时的形状为AB、BC、CD、DE、EF、FA六条线段顺次相连所围成的异形结构，其中，EF和FA的夹角开口向左，EF位于FA下侧，且EF和FA长度相同，BC位于FA的正右方，BC平行于FA且BC和FA长度相同，CD位于EF的正右方，CD平行于EF且CD和EF长度相同，AB平行于DE且AB和DE长度相同；在AB上取一点记为H，在DE上取一点记为J；异形结构上C点和F点之间的线段记为CF，在CF上取一点记为G；AH、GC、EJ三者的长度相同；HB、FG、JD三者的长度相同；异形结构上G点和H点之间的线段记为GH、G点和J点之间的线段记为GJ；GH的长度和GJ的长度相同；HB的长度大于AH的长度；

单个折纸结构单元按如下方式折成：所述异形结构在GH、GJ、CG三条线段处谷折、在FG线段位置处峰折；

单个折纸结构单元成形后，折纸结构单元上EF、FA所在的边沿记为左连接边，BC、CD所在的边沿记为右连接边；4个折纸结构单元按如下方式构成管状旋转对称结构：第一折纸结构单元的左连接边与第二折纸结构单元的右连接边随形封闭连接，第二折纸结构单元的左连接边与第三折纸结构单元的右连接边随形封闭连接，第三折纸结构单元的左连接边与第四折纸结构单元的右连接边随形封闭连接，第四折纸结构单元的左连接边与第一折纸结构单元的右连接边随形封闭连接；

相邻节段的端面随形封闭连接。

采用前述方案后，由于单个节段为管状旋转对称结构，使得每个节段都具备一定的耗能能力，同时，从全长来看，相比于现有技术，由于管状旋转对称结构特有的折叠方式，更利于轴向变形，可以在不使用约束套管的情况下，将屈曲控制支撑装置全长都设置为耗能段，使屈曲控制支撑装置全长都能被有效用于耗能，同时，也有效地降低了结构自重，以及使制作、安装的复杂度得到有效降低。

优选地，管状旋转对称结构上A点和E点到GF延长线的垂足记为K；AK和EK的夹角为105°~135°；AF与AH的夹角为60°~90°；AH和HB的长度之和为200~300mm；AK的长度为200~300mm。

优选地，所述端部约束段由端面板和两块耳板组成，两块耳板设置在端面板的外侧面上，端面板的内壁与所述连接板接触，端面板和连接板之间通过螺栓连接。

优选地，所述节段的数量为6~10个。

本发明的有益技术效果是：提出了一种具有旋转对称截面的屈曲控制支撑装置，该方案能在不使用约束套管的情况下使装置全长都具备耗能能力，并且装置的自重较轻，制作、安装相对简单。

附图说明

图1、本发明的结构示意图；

图2、端部约束段结构示意图；

图3、耗能段结构示意图；

图4、单个节段结构示意图；

图5、单个折纸结构单元结构示意图（已成型）；

图6、单个折纸结构单元展平时的结构示意图；

图中各个标记所对应的名称分别为：耗能段1、节段11、折纸结构单元111、端部约束段2、AF和AH的夹角φ ₁、HG和HB的夹角φ ₂、折纸结构单元展平时AB的长度l、AK和EK的夹角α、线段AB、BC、CD、DE、EF、FA、AH、EJ、CG、AK、EK。

具体实施方式

一种具有旋转对称截面的屈曲控制支撑装置，其创新在于：所述屈曲控制支撑装置由耗能段1和两个端部约束段2组成；耗能段1两端分别设置有连接板，两个端部约束段2分别连接在两个连接板上；所述耗能段1沿轴向分为多个节段11；单个节段11为4个折纸结构单元111所构成的管状旋转对称结构；

单个折纸结构单元111展平时的形状为AB、BC、CD、DE、EF、FA六条线段顺次相连所围成的异形结构，其中，EF和FA的夹角开口向左，EF位于FA下侧，且EF和FA长度相同，BC位于FA的正右方，BC平行于FA且BC和FA长度相同，CD位于EF的正右方，CD平行于EF且CD和EF长度相同，AB平行于DE且AB和DE长度相同；在AB上取一点记为H，在DE上取一点记为J；异形结构上C点和F点之间的线段记为CF，在CF上取一点记为G；AH、GC、EJ三者的长度相同；HB、FG、JD三者的长度相同；异形结构上G点和H点之间的线段记为GH、G点和J点之间的线段记为GJ；GH的长度和GJ的长度相同；HB的长度大于AH的长度；

单个折纸结构单元111按如下方式折成：所述异形结构在GH、GJ、CG三条线段处谷折、在FG线段位置处峰折；

单个折纸结构单元111成形后，折纸结构单元111上EF、FA所在的边沿记为左连接边，BC、CD所在的边沿记为右连接边；4个折纸结构单元111按如下方式构成管状旋转对称结构：第一折纸结构单元111的左连接边与第二折纸结构单元111的右连接边随形封闭连接，第二折纸结构单元111的左连接边与第三折纸结构单元111的右连接边随形封闭连接，第三折纸结构单元111的左连接边与第四折纸结构单元111的右连接边随形封闭连接，第四折纸结构单元111的左连接边与第一折纸结构单元111的右连接边随形封闭连接；

相邻节段11的端面随形封闭连接。

进一步地，管状旋转对称结构上A点和E点到GF延长线的垂足记为K；AK和EK的夹角为105°~135°；AF与AH的夹角为60°~90°；AH和HB的长度之和为200~300mm；AK的长度为200~300mm。具体实施时，HG和HB的夹角φ ₂可根据前述参数计算得到。

进一步地，所述端部约束段2由端面板和两块耳板组成，两块耳板设置在端面板的外侧面上，端面板的内壁与所述连接板接触，端面板和连接板之间通过螺栓连接。

进一步地，所述节段11的数量为6~10个。

Claims

1.一种具有旋转对称截面的屈曲控制支撑装置，其特征在于：所述屈曲控制支撑装置由耗能段（1）和两个端部约束段（2）组成；耗能段（1）两端分别设置有连接板，两个端部约束段（2）分别连接在两个连接板上；所述耗能段（1）沿轴向分为多个节段（11）；单个节段（11）为4个折纸结构单元（111）所构成的管状旋转对称结构；

单个折纸结构单元（111）展平时的形状为AB、BC、CD、DE、EF、FA六条线段顺次相连所围成的异形结构，其中，EF和FA的夹角开口向左，EF位于FA下侧，且EF和FA长度相同，BC位于FA的正右方，BC平行于FA且BC和FA长度相同，CD位于EF的正右方，CD平行于EF且CD和EF长度相同，AB平行于DE且AB和DE长度相同；在AB上取一点记为H，在DE上取一点记为J；异形结构上C点和F点之间的线段记为CF，在CF上取一点记为G；AH、GC、EJ三者的长度相同；HB、FG、JD三者的长度相同；异形结构上G点和H点之间的线段记为GH、G点和J点之间的线段记为GJ；GH的长度和GJ的长度相同；HB的长度大于AH的长度；

单个折纸结构单元（111）按如下方式折成：所述异形结构在GH、GJ、CG三条线段处谷折、在FG线段位置处峰折；

单个折纸结构单元（111）成形后，折纸结构单元（111）上EF、FA所在的边沿记为左连接边，BC、CD所在的边沿记为右连接边；4个折纸结构单元（111）按如下方式构成管状旋转对称结构：第一折纸结构单元（111）的左连接边与第二折纸结构单元（111）的右连接边随形封闭连接，第二折纸结构单元（111）的左连接边与第三折纸结构单元（111）的右连接边随形封闭连接，第三折纸结构单元（111）的左连接边与第四折纸结构单元（111）的右连接边随形封闭连接，第四折纸结构单元（111）的左连接边与第一折纸结构单元（111）的右连接边随形封闭连接；

相邻节段（11）的端面随形封闭连接。

2.根据权利要求1所述的具有旋转对称截面的屈曲控制支撑装置，其特征在于：管状旋转对称结构上A点和E点到GF延长线的垂足记为K；AK和EK的夹角为105°~135°；AF与AH的夹角为60°~90°；AH和HB的长度之和为200~300mm；AK的长度为200~300mm。

3.根据权利要求1或2所述的具有旋转对称截面的屈曲控制支撑装置，其特征在于：所述端部约束段（2）由端面板和两块耳板组成，两块耳板设置在端面板的外侧面上，端面板的内壁与所述连接板接触，端面板和连接板之间通过螺栓连接。

4.根据权利要求1或2所述的具有旋转对称截面的屈曲控制支撑装置，其特征在于：所述节段（11）的数量为6~10个。