CN1861928A - 混合型形状记忆合金阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到一种混合型形状记忆合金阻尼器，主要由奥氏体形状记忆合金丝、马氏体形状记忆合金耗能弹簧、左右拉板、固定板、预应力调节板、推拉杆、内筒、外筒等组成。其特征在于：在导向内筒的两端分别设置了左右拉板和固定板，左拉板的外侧设置了预应力调节板；形状记忆合金耗能弹簧缠绕在内筒中的推拉杆上，两端分别固定于左右拉板；四组形状记忆合金丝穿过预应力调节板、左右拉板、固定板，两端分别用夹具拉紧固定。本发明具有耗能能力强，自复位，结构形式方便于工程应用等优点，可通过人字型支撑或斜支撑连接到多高层建筑结构中，也可以和其他隔震器联合组成复合隔震器安装于隔震结构。

Description

混合型形状记忆合金阻尼器
技术领域
本发明属于土木工程结构抗震技术领域，涉及到一种混合型形状记忆合金阻尼器。
背景技术
地震、强风的作用给土木工程结构的安全性和舒适性构成了严重的威胁。如何有效地减轻工程结构在地震和风等动力荷载下的响应，提高结构的抗震、抗风能力和抗灾性能是土木工程学科中亟待解决的问题之一。传统的抗震策略是被动地依靠结构自身的刚度、强度和延性来抵抗地震动和风振的作用，在强震作用下，必然导致结构部分构件的损伤或破坏，这样既不经济又达不到预期的效果，而现代结构振动控制技术为解决上述问题提供了合理有效的途径。
被动耗能阻尼器的减振技术相对比较成熟，然而作为一种被动控制装置，耐久性和耐腐蚀性是目前耗能器中普遍存在的问题。如粘弹性阻尼器易老化，粘滞阻尼器的维护，摩擦阻尼器在长期使用时的可靠性，软钢阻尼器的塑性残余变形等。形状记忆合金是一种新型功能材料，具有奇特的形状记忆效应、超弹性和高阻尼特性。利用形状记忆合金的超弹性和高阻尼特性制作的被动耗能阻尼器可以克服上述问题。这类阻尼器与其他阻尼器相比，具有耐久性和耐腐蚀性能好，使用周期长，变形大且可恢复等优点。但现有的形状记忆合金阻尼器主要利用奥氏体形状记忆合金的阻尼特性，耗能能力低，而马氏体形状记忆合金的阻尼能力高于奥氏体形状记忆合金，利用奥氏体的超弹性自复位能力和马氏体的高阻尼特性组成的混合型阻尼器极大地改善了控制效果。
发明内容
本发明给出一种混合型形状记忆合金阻尼器，其目的是解决现有形状记忆合金阻尼器耗能能力低的问题，提供一种耗能能力强，同时具有自复位功能，结构形式简单，方便于工程应用的被动耗能阻尼器。
本发明的技术方案如下：
此种混合型形状记忆合金阻尼器，由四组奥氏体形状记忆合金丝6、马氏体形状记忆合金耗能弹簧3、左拉板4、右拉板5、固定板7、预应力调节板8、推拉杆12、内筒2、外筒1、前盖13、后盖14和连接件15组成。其特征在于：缠绕在推拉杆12上的形状记忆合金耗能弹簧3，两端固定在左右拉板4和5上；形状记忆合金丝6穿过预应力调节板8上的孔17、左拉板4上的孔19、固定板7上的孔20和右拉板5上的孔22，两端分别用夹具10拉紧固定；四个调节螺钉9通过改变预应力调节板8和左拉板4之间的距离，以此来调节形状记忆合金丝6的初始应变；固定板7和起导向作用的内筒2焊接，然后通过固定螺钉11和外筒1连接；连接件15焊接于前盖13上，前盖13和后盖14通过螺栓或者焊接方式和外筒连接；通过推拉杆12与阻尼器所处位置上部的梁或板等结构构件连接，通过连接件15和阻尼器所处位置下部的支撑或梁柱节点连接。
组装前，可以根据实际建筑结构要求通过调节螺钉9来调节形状记忆合金丝6的初始应变。当推拉杆12和连接件15有相对位移时，推拉杆12因外力作用带动拉板4(或5)运动，而另一端拉板5(或4)被内筒端部阻挡，从而使形状记忆合金丝6和形状记忆合金耗能弹簧3拉伸。外力除去后，由于形状记忆合金丝6的超弹性带动拉板4(或5)回复，同时形状记忆合金耗能弹簧3也受压恢复。形状记忆合金丝6和形状记忆合金耗能弹簧3在往复的拉伸和恢复过程中消耗了能量，达到减振的目的。
本发明的效果和益处主要体现在混合型形状记忆合金阻尼器采用马氏体形状记忆合金耗能弹簧和超弹性形状记忆合金丝作为耗能元件，不仅具有自复位功能，而且具有强耗能能力。混合型形状记忆合金阻尼器的出现使自复位、高耗能这两大功能得到统一，同时简单的结构形式方便于工程的应用。混合型形状记忆合金阻尼器的发明和应用必将增强土木工程隔震和消能减震结构在地震作用下的生存能力，对国家和社会在灾时的稳定和人民的生命财产安全具有重要的实际意义。
附图说明
附图1是混合型形状记忆合金阻尼器的构造示意图。
图中：1外筒；2内筒；3马氏体形状记忆合金耗能弹簧；4左拉板；
5右拉板；6奥氏体形状记忆合金丝；7固定板；8预应力调节板；9调节螺钉；10夹具；11固定螺钉；12推拉杆；13前盖；
14后盖；15连接件。
附图2是混合型形状记忆合金阻尼器的A-A剖面图。
附图3是混合型形状记忆合金阻尼器外筒的正视图。
附图4是混合型形状记忆合金阻尼器外筒的侧视图。
附图3和附图4中16是螺孔。
附图5是混合型形状记忆合金阻尼器内筒的正视图。
附图6是混合型形状记忆合金阻尼器内筒的侧视图。
附图7是混合型形状记忆合金阻尼器推拉杆的正视图。
附图8是混合型形状记忆合金阻尼器推拉杆的右视图。
附图9是混合型形状记忆合金阻尼器耗能弹簧的正视图。
附图10是混合型形状记忆合金阻尼器耗能弹簧的侧视图。
附图11是混合型形状记忆合金阻尼器预应力调节板的正视图。
附图12是混合型形状记忆合金阻尼器预应力调节板的侧视图。
附图11和附图12中17是圆孔，18是螺孔。
附图13是混合型形状记忆合金阻尼器左拉板的正视图。
附图14是混合型形状记忆合金阻尼器左拉板的侧视图。
附图13和附图14中19是圆孔。
附图15是混合型形状记忆合金阻尼器固定板的正视图。
附图16是混合型形状记忆合金阻尼器固定板的侧视图。
附图15和附图16中20及21都是圆孔。
附图17是混合型形状记忆合金阻尼器右拉板的正视图。
附图18是混合型形状记忆合金阻尼器右拉板的侧视图。
附图17和附图18中22及23都是圆孔。
附图19是混合型形状记忆合金阻尼器前盖的正视图。
附图20是混合型形状记忆合金阻尼器前盖的侧视图。
附图21是混合型形状记忆合金阻尼器后盖的正视图。
附图22是混合型形状记忆合金阻尼器后盖的侧视图。
附图21和附图22中24是圆孔。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的实施步骤。
(1)分别在小震和大震作用下，对工程结构进行分析，根据所要达到的性能要求，确定阻尼器的尺寸及参数。
(2)加工所需的外筒1、内筒2、马氏体形状记忆合金耗能弹簧3、左拉板4、右拉板5、奥氏体形状记忆合金丝6、固定板7、预应力调节板8、调节螺钉9、夹具10、固定螺钉11、推拉杆12、前盖13、后盖14和连接件15。
(3)把内筒2、马氏体形状记忆合金耗能弹簧3、左拉板4、右拉板5、奥氏体形状记忆合金丝6、固定板7、预应力调节板8、夹具10、推拉杆12组装在一起形成内部组件。
(4)通过调节螺钉9来调节形状记忆合金丝6需要的初始应变。然后通过螺栓或焊接方式将内部组件和由外筒1、前盖13、后盖14及连接件15组成的外部部件组装成一体。
(5)通过推拉杆12与阻尼器所处位置上部的梁或板等结构构件连接，通过连接件15和阻尼器所处位置下部的支撑或梁柱节点连接。

Claims (1)

1.一种混合型形状记忆合金阻尼器，由外筒(1)、内筒(2)、马氏体形状记忆合金耗能弹簧(3)、左拉板(4)、右拉板(5)、奥氏体形状记忆合金丝(6)、固定板(7)、预应力调节(8)、调节螺钉(9)、夹具(10)、固定螺钉(11)、推拉杆(12)、前盖(13)、后盖(14)和连接件(15)组成；其特征在于：在导向内筒(2)的两端分别设置了左拉板(4)、右拉板(5)和固定板(7)，左拉板(4)的外侧设置了预应力调节板(8)；形状记忆合金耗能弹簧(3)缠绕在内筒(2)中的推拉杆(12)上，两端分别固定于左拉板(4)和右拉板(5)；四组形状记忆合金丝(6)穿过预应力调节板(8)、左拉板(4)、固定板(7)和右拉板(5)，两端分别用夹具(10)拉紧固定；固定板(7)和内筒(2)焊接，然后通过固定螺钉(11)和外筒(1)连接；前盖(13)、后盖(14)和连接件(15)通过螺栓或者焊接方式和外筒(1)连接在一起。
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