CN1644830A - 索、缆、细长杆用形状记忆合金超弹性阻尼器 - Google Patents

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Abstract

索、缆、细长杆用形状记忆合金超弹性阻尼器是一种土木工程的抗振(震)和减振(震)用的装置，该阻尼器由端部法兰、外钢管、内钢管、形状记忆合金丝所组成，端部法兰有两个，每一个端部法兰分别由端部法兰上半圆盘(2)，端部法兰下半圆盘(1)组成，该两个端部法兰分别位于由外钢管下半圆(9)、外钢管上半圆(10)组成的外钢管两端；由内钢管上半圆(6)、内钢管下半圆(7)组成的内钢管位于外钢管的中央，内钢管的两头分别穿出端部法兰的中孔；在外钢管内的内钢管的外壁上设有两个由内部下半圆盘(11)、内部上半圆盘(12)组成的内部圆盘，形状记忆合金丝(5)穿过内部圆盘光孔(13)，形状记忆合金丝(5)的两头固定在夹具(8)上。

Description

索、缆、细长杆用形状记忆合金超弹性阻尼器
                          技术领域
本发明是一种土木工程的抗振(震)和减振(震)用的装置，属于减振装置制造的技术领域。
                            背景技术
在风、地震等载荷作用下，桥梁等结构中的索、缆、细长杆类构件在垂直于它们长度(轴线)方向的横向振动位移往往较大。使用阻尼器抑制索、缆、细长杆等的振动是一种有效的手段，目前使用的索、缆、细长杆阻尼器已能有效提供单方向阻尼，即能有效抑制索、缆、细长杆在的某个面(该面包含索、缆、细长杆的轴线)内的横向振动位移，对其它面内的横向振动位移抑制效果较弱，其中对垂直于该面的横向振动的抑制效果最弱。而由于外载的变化，索、缆、细长杆的横向振动方向是多变的和随机的。已有索、缆、细长杆用阻尼器由于自身结构的特点，不能全面抑制索、缆、细长杆随机的、多方向的横向振动位移。
                            发明内容
技术问题：本发明的目的是通过合理设计和选材，创造出一种索、缆、细长杆用形状记忆合金超弹性阻尼器。该种阻尼器可以同时抑制索、缆、细长杆在各个方向面内的横向振动位移，从而可以更有效地抑制索、缆、细长杆类构件的振动响应、加速该类构件振动的衰减，延长该类构件的使用寿命。
技术方案：本发明选用形状记忆合金作为耗能材料。具体利用形状记忆合金的超弹性效应(一种特殊的滞回耗能性能)耗散结构振动能量，降低结构的振动响应。
该阻尼器由端部法兰、外钢管、内钢管、形状记忆合金丝所组成，端部法兰有两个，每一个端部法兰分别由端部法兰上半圆盘，端部法兰下半圆盘组成，在该端部法兰的中央设有一个中孔，在该端部法兰的圆周上设端部法兰光孔，该两个端部法兰分别位于由外钢管下半圆、外钢管上半圆组成的外钢管两端；由内钢管上半圆、内钢管下半圆组成的内钢管位于外钢管的中央，内钢管的两头分别穿出端部法兰的中孔；在外钢管内的内钢管的外壁上设有两个由内部下半圆盘、内部上半圆盘组成的内部圆盘，在该内部圆盘的圆周上设有内部圆盘光孔；在端部法兰光孔中设有夹具，形状记忆合金丝穿过内部圆盘光孔，形状记忆合金丝的两头固定在夹具上；端部法兰与外钢管之间、外钢管下半圆与外钢管上半圆之间、内钢管上半圆与内钢管下半圆之间、内部下半圆盘与内部上半圆盘之间均由螺栓连接固定。端部法兰上的端部法兰光孔与内部圆盘上的内部圆盘光孔相对应，且均匀分布在以端部法兰的圆心为圆心的圆周上。形状记忆合金丝为镍钛合金，还可以将多根形状记忆合金丝组成形状记忆合金缆。
使用时，阻尼器的内钢管夹持住索、缆或细长杆，阻尼器的外钢管同结构其它部件(如桥面、基础等)刚性连接，当索、缆或细长杆有横向振动位移时，内外钢管也就有相对径向位移，无论该相对径向位移是何方向，形状记忆合金丝都将拉伸变形耗能，达到抑制索、缆或细长杆的在各个方向的横向振动的目的。
有益效果：本发明具有以下明显的优点。
1.所发明的“索、缆、细长杆用形状记忆合金超弹性阻尼器”，可通过阻尼器器件中的形状记忆合金材料的超弹性特性有效地吸收振动能量，从而有效地减小该类构件在风载荷和地震作用下的振动响应，有效地提高该类构件在风载荷和地震作用下的振动衰减速度。
2.所发明的“索、缆、细长杆用形状记忆合金超弹性阻尼器”，可同时抑制索、缆、细长杆类构件在各个方向面内的横向振动位移，可用于建筑结构、桥梁结构、大跨结构和膜索结构等多种工程结构的减振。
3.所发明的“索、缆、细长杆用形状记忆合金超弹性阻尼器”，通过使用强度高、耐腐蚀、抗疲劳的形状记忆合金材料作为耗能材料，从而具有寿命长和维护要求低的特点。
                            附图说明
图1是索、缆和细长杆等用形状记忆合金超弹性阻尼器组成的结构示意图；
图2是图1中的A-A向剖视结构示意图；
图3是图1中的B-B向剖视结构示意图：
图4是图3中的C-C向剖视结构示意图：
图5是内部下半圆盘11，内部上半圆盘12的结构示意图；
图6是图5中的D-D向剖视结构示意图。
以上的图中有：端部法兰下半圆盘1，端部法兰上半圆盘2，端部法兰光孔4，形状记忆合金丝5，内钢管上半圆6，内钢管下半圆7，夹具8，外钢管下半圆9，外钢管上半圆10，内部下半圆盘11，内部上半圆盘12，内部圆盘光孔13，螺栓孔3、14、15、16。
                        具体实施方式
本发明的实施方案如下：
本发明的索、缆、细长杆用形状记忆合金超弹性阻尼器，由形状记忆合金丝及形状记忆合金丝固定装置所组成，该阻尼器由端部法兰、外钢管、内钢管、形状记忆合金丝所组成，端部法兰有两个，每一个端部法兰分别由端部法兰上半圆盘2，端部法兰下半圆盘1组成，在该端部法兰的中央设有一个中孔，在该端部法兰的圆周上设有端部法兰光孔4，该两个端部法兰分别位于由外钢管下半圆9、外钢管上半圆10组成的外钢管两端；由内钢管上半圆6、内钢管下半圆7组成的内钢管位于外钢管的中央，内钢管的两头分别穿出端部法兰的中孔；在外钢管内的内钢管的外壁上设有两个由内部下半圆盘11、内部上半圆盘12组成的内部圆盘，在该内部圆盘上设有内部圆盘光孔13；在端部法兰光孔4中设有夹具8，形状记忆合金丝5穿过内部圆盘光孔13，形状记忆合金丝5的两头固定在夹具8上；端部法兰与外钢管之间、外钢管下半圆9与外钢管上半圆10之间、内钢管上半圆6与内钢管下半圆7之间、内部下半圆盘11与内部上半圆盘12之间均由螺栓连接固定。端部法兰上的端部法兰光孔4与内部圆盘上的内部圆盘光孔13相对应，且均匀分布在以端部法兰的圆心为圆心的圆周上。形状记忆合金丝5为镍钛合金，还可以将多根形状记忆合金丝组成形状记忆合金缆。
具体制造的过程为：
首先，根据振动抑制要求，选定内钢管上半圆6，内钢管下半圆7，端部法兰下半圆盘1，端部法兰上半圆盘2，外钢管下半圆9，外钢管上半圆10，内部下半圆盘11，内部上半圆盘12，形状记忆合金丝。
第二，使用螺栓，将两块内钢管上半圆6，内钢管下半圆7连接成一根内钢管(使用时，索、缆或细长杆被夹持在这根内钢管内)；
第三，用螺栓将两块内部下半圆盘11，内部上半圆盘12夹持住内钢管；
第四，先将两块端部法兰下半圆盘1分别与一根外钢管下半圆9的两头用螺栓连接；再将两块端部法兰上半圆盘2分别与一根外钢管上半圆10的两头用螺栓连接；得到两个半圆桶。再将两个半圆桶包住内钢管，用螺栓将两个半圆桶连接成圆桶。
第五，将形状记忆合金丝穿过端部法兰下半圆盘1，端部法兰上半圆盘2、内部下半圆盘11、内部上半圆盘12上对应位置的光孔。将形状记忆合金丝一端用夹具8夹紧并固定在端部法兰上，将形状记忆合金丝张紧。
第六，将形状记忆合金丝另一端也用夹具8夹紧。
至此便可实现本发明。

Claims (3)

1、一种索、缆、细长杆用形状记忆合金超弹性阻尼器，由形状记忆合金丝及形状记忆合金丝固定装置所组成，其特征在于该阻尼器由端部法兰、外钢管、内钢管、形状记忆合金丝所组成，端部法兰有两个，每一个端部法兰分别由端部法兰上半圆盘(2)，端部法兰下半圆盘(1)组成，在该端部法兰的中央设有一个中孔，在该端部法兰的圆周上设有端部法兰光孔(4)，该两个端部法兰分别位于由外钢管下半圆(9)、外钢管上半圆(10)组成的外钢管两端；由内钢管上半圆(6)、内钢管下半圆(7)组成的内钢管位于外钢管的中央，内钢管的两头分别穿出端部法兰的中孔；在外钢管内的内钢管的外壁上设有两个由内部下半圆盘(11)、内部上半圆盘(12)组成的内部圆盘，在该内部圆盘上设有内部圆盘光孔(13)；在端部法兰光孔(4)中设有夹具(8)，形状记忆合金丝(5)穿过内部圆盘光孔(13)，形状记忆合金丝(5)的两头固定在夹具(8)上；端部法兰与外钢管之间、外钢管下半圆(9)与外钢管上半圆(10)之间、内钢管上半圆(6)与内钢管下半圆(7)之间、内部下半圆盘(11)与内部上半圆盘(12)之间均由螺栓连接固定。
2、根据权利要求1所述的索、缆、细长杆用形状记忆合金超弹性阻尼器，其特征在于端部法兰上的端部法兰光孔(4)与内部圆盘上的内部圆盘光孔(13)相对应，且均匀分布在以端部法兰的圆心为圆心的圆周上。
3、根据权利要求1所述的索、缆、细长杆用形状记忆合金超弹性阻尼器，其特征在于所述的形状记忆合金丝(5)为镍钛合金，还可以将多根形状记忆合金丝组成形状记忆合金缆。
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