CN201762839U - 一种复合型形状记忆合金阻尼器 - Google Patents
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Abstract
一种复合型形状记忆合金阻尼器，由闭式防护壳、传动齿轮、导向轮、滑块、拉紧螺栓、滑动导杆、奥氏体形状记忆合金丝和连接杆组成，在闭式防护壳内壁上方均匀设置有导向轮，滑块上方与导向轮接触使得滑块能够沿径向往复运动，奥氏体形状记忆合金丝组穿过滑块并通过拉紧螺栓固定在闭式防护壳两端，滑块下方与传动齿轮一端相连，传动齿轮另一端与滑动导杆上方相连，滑动导杆通过设置在闭式防护壳内壁与滑动导杆运动接触面的导向轮沿径向在闭式防护壳内壁底部往复运动。
Description
技术领域
本实用新型属于土木工程结构抗震控制技术领域，涉及一种抗震控制装置，特别涉及一种复合型形状记忆合金阻尼器。
背景技术
随着建筑物跨度增大、高度增加以及结构形式日益复杂，按传统设计方法设计的工程结构在强地震作用下，很难完全避免损伤和破坏。通过振动控制技术来抑制外部动力荷载引起的结构动力响应是提高结构安全性的有效手段。而利用形状记忆合金材料（常温下为奥氏体状态）所体现出的良好耗能能力，通过合理的构造手段可以作为抗震控制装置应用于结构中是实现结构被动控制的有效途径。利用形状记忆合金材料制作被动耗能阻尼器已有相关发明，但以往的研究发明仍不尽完善，如将形状记忆合金原件安装于阻尼器中时未考虑施加预应变；未在阻尼器中设置位移放大系统；由于阻尼器的构造和外观形式导致其适用性有限，很难与不同类型的结构或结构构件进行集成安装。
发明内容
针对上述背景技术的缺陷或者不足，本实用新型针对结构地震反应的特点，通过改进形状记忆合金阻尼器构造的措施，设计出一款更为先进的阻尼器装置。本实用新型充分考虑了结构抗震控制的特点，在结构抗震控制领域有着良好的应用前景和发展前途。
为了实现上述技术任务，本实用新型采用如下技术方案：
一种复合型形状记忆合金阻尼器，由闭式防护壳、传动齿轮、导向轮、滑块、拉紧螺栓、滑动导杆、奥氏体形状记忆合金丝和连接杆组成，在闭式防护壳内壁上方均匀设置有导向轮，滑块上方与导向轮接触使得滑块能够沿径向往复运动，对奥氏体形状记忆合金丝组施加3％的预应变后穿过滑块并通过拉紧螺栓固定在闭式防护壳两端，滑块下方与传动齿轮一端相连，传动齿轮另一端与滑动导杆上方相连，滑动导杆通过设置在闭式防护壳内壁与滑动导杆运动接触面的导向轮沿径向在闭式防护壳内壁底部往复运动。
本实用新型的其他技术特点是：
所述的奥氏体形状记忆合金丝组为超弹性形状记忆合金，可在滑块之间设置成一组或多组且需预先对奥氏体形状记忆合金丝组施加3％的预应变。
并且所述的传动齿轮、滑块、滑动导杆构成齿轮传动式位移放大系统。
本实用新型是利用常温下为奥氏体状态的形状记忆合金材料(SMA)的超弹性性能，针对土木建筑结构在地震作用下的动力反应特点，制作了形状记忆合金复合阻尼器。将该阻尼器合理安装于结构中特定部位，消耗原本由结构自身所消耗的部分地震能量，从而减小结构因地震作用而产生的动力反应，实现有效降低结构损害。该设计构造简单实用，性能可靠，为土木工程领域中结构的抗震控制提供了一种有效方法，具有广阔的应用前途和商业前景。
附图说明
图1为本实用新型的总体结构示意图。
图2为本实用新型的内部结构局部示意图，其中图a为位移放大系统示意图，图b为传动齿轮结构示意图。
其中：
1.闭式防护壳 2.传动齿轮 3.导向轮 4. 滑块5.拉紧螺栓 6.滑动导杆 7.SMA丝 8. 连接杆
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
具体实施方式
如图1、2所示，本实用新型的复合型形状记忆合金阻尼器，由闭式防护壳1、传动齿轮2、导向轮3、滑块4、拉紧螺栓5、滑动导杆6、奥氏体形状记忆合金丝7和连接杆8组成，在闭式防护壳1内壁上方均匀设置有导向轮3，滑块4上方与导向轮3接触使得滑块4能够沿径向往复运动，对奥氏体形状记忆合金丝组7施加约3％的预应变，穿过滑块4并通过拉紧螺栓5固定在闭式防护壳1两端，从而保证奥氏体形状记忆合金丝始终处于拉伸工作状态。滑块4下方与传动齿轮2一端相连，传动齿轮2另一端与滑动导杆6上方相连，滑动导杆6通过设置在闭式防护壳1内壁与滑动导杆6运动接触面的导向轮3沿径向在闭式防护壳1内壁底部往复运动。
上述奥氏体形状记忆合金丝组7的材料为超弹性形状记忆合金，可根据实际需要将奥氏体形状记忆合金丝组7在滑块4之间设置成一组或多组，且需预先对奥氏体形状记忆合金丝组7施加3％的预应变。
上述传动齿轮2、滑块4、滑动导杆6构成齿轮传动式位移放大系统。
本实用新型是利用常温下为奥氏体状态的形状记忆合金材料在其体现超弹性性能的过程中因其内部晶体结构发生变化而吸收由外力和相应位移所引起的能量的特性，结合土木建筑结构在地震作用下的动力反应特点设计了一种形状记忆合金复合阻尼器被动抗震控制装置，可以将该阻尼器合理安装于结构中特定部位，如结构中变形敏感部位，消耗原本由结构自身所消耗的部分地震能量，从而减小结构因地震作用而产生的动力反应，实现有效降低结构损害。在设计本装置的过程中充分考虑了抗震控制的以下几个特点：首先，地震荷载作用时结构物因动力响应而产生的位移或变形仅为毫米级，因此为了能够提高形状记忆合金在发生超弹性变形过程中吸收地震输入结构的能量的效率，设计了位移放大机制；其次，考虑到形状记忆合金丝材抗压稳定性以及抗弯性较差，抗拉性好的特点对形状记忆合金丝施加预拉应力，使其只承受拉力；第三，由于要将该装置集成到建筑结构中，所以将阻尼器两端的作动杆及连接杆制作成螺纹连接。此装置充分考虑了形状记忆合金材料的优良特性及建筑结构抗震的特点，具有广阔的应用前景。
本实用新型的复合型形状记忆合金阻尼器其具体运行过程如下：当滑动导杆6受压时，滑动导杆6通过导向轮3沿径向在闭式防护壳1内壁底部向右移动，该移动产生的位移带动传动齿轮2转动将滑动导杆6因受力产生的微小位移进行了放大，传动齿轮2将放大后的位移差传至滑块4，滑块4通过固定在闭式防护壳1内壁上方的导向轮3沿径向方向进行滑动，从而有效地提高了形状记忆合金在发生超弹性变形过程中吸收地震输入结构的能量的效率，充分发挥形状记忆合金的高阻尼特性，提高了建筑体的抗震效果。
本实用新型适用于建筑结构的抗震控制，将此装置合理地嵌固于结构中特定部位可以起到结构地震反应被动控制的作用。当结构受地震作用时，引起的变形或位移将推动或拉动形状记忆合金复合阻尼器的滑动导杆做往复运动，滑动导杆通过位移放大机制使嵌固于阻尼器内的形状记忆合金丝产生拉伸卸载运动，从而发挥其超弹性性能而达到消耗结构中地震输入的能量，减小结构物在地震中产生的动力反应。
Claims (3)
1.一种复合型形状记忆合金阻尼器，由闭式防护壳（1）、传动齿轮（2）、导向轮（3）、滑块（4）、拉紧螺栓（5）、滑动导杆（6）、奥氏体形状记忆合金丝（7）和连接杆（8）组成，其特征在于：在闭式防护壳（1）内壁上方均匀设置有导向轮（3），滑块（4）上方与导向轮（3）接触使得滑块（4）能够沿径向往复运动，对奥氏体形状记忆合金丝组（7）施加3％的预应变后穿过滑块（4）并通过拉紧螺栓（5）固定在闭式防护壳（1）两端，滑块（4）下方与传动齿轮（2）一端相连，传动齿轮（2）另一端与滑动导杆（6）上方相连，滑动导杆（6）通过设置在闭式防护壳（1）内壁与滑动导杆（6）运动接触面的导向轮（3）沿径向在闭式防护壳（1）内壁底部往复运动。
2.如权利要求1所述的复合型形状记忆合金阻尼器，其特征在于：所述的奥氏体形状记忆合金丝组（7）为超弹性形状记忆合金，可在滑块（4）之间设置成一组或多组，且需预先对奥氏体形状记忆合金丝组（7）施加3％的预应变。
3.如权利要求1所述的复合型形状记忆合金阻尼器，其特征在于：所述的传动齿轮（2）、滑块（4）、滑动导杆（6）构成齿轮传动式位移放大系统。
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