CN202170578U - 形状记忆合金摩擦复合型阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种形状记忆合金摩擦复合型阻尼器，包括下部基材、上部基材、内筒拉杆、第一连接板和第二连接板，下部基材和上部基材对扣并固定连接；内筒拉杆除前端以外的部分位于圆形外筒内，在下部基材和内筒拉杆之间、上部基材和内筒拉杆间设摩擦材料；第一连接板上方的L形连接件与各自同侧的第二连接板上方的L形连接件之间分别连接一根合金丝，下部基材下方的L形连接件与同侧的第二连接板的L形连接件间分别连接一根合金丝，4根合金丝相互平行。本实用新型具有自适应性，耗能能力强，工作性能稳定，其参数可方便地进行调节，满足实际工程中不同结构的需求。本实用新型不仅对建筑物的变形有较好的控制效果，且构造简单，便于工程应用。

Description

形状记忆合金摩擦复合型阻尼器
技术领域
本实用新型涉及一种被动耗能装置，特别是一种具有自适应能力的形状记忆合金(SMA)摩擦复合型阻尼器。 
背景技术
目前，已有的被动耗能装置主要包括：粘滞型、粘弹性型、金属屈服型、摩擦型等几类。不同类型的阻尼器具有不同的耗能机理：粘滞型和粘弹性型耗能装置主要是利用材料与速度相关的特性来耗能，而对于金属屈服型、摩擦型耗能装置则主要利用材料在大变形下的滞回特性来耗散能量。 
大量的研究都表明，合理的选用阻尼器可有效地提高结构的抗震性能。但是，目前的阻尼装置存在着一些缺点，如粘弹性阻尼器材料受环境影响较大；粘滞阻尼器的维护不便且使用综合费用较高；摩擦阻尼器在长期应用过程中可靠性下降；金属阻尼器产生塑性变形无法恢复等问题。 
通过摩擦来耗能是一种经济有效的方法，传统长孔螺栓节点摩擦阻尼器将摩擦片置于内、外管中，利用内外管的相对滑移变形产生摩擦来耗能；该类耗能装置具有较好的库仑特性，摩擦耗能明显，但应用过程中暴露出一些问题，如长期使用过程中，受环境和循环加载等因素的影响使摩擦系数不能保证；减振结构受力产生位移后，阻尼器会产生永久性的偏位，需要进行维护等问题。形状记忆合金等智能材料的出现为土木工程振动领域提供了新的方向，合理地应用形状记忆合金能改善以往耗能装置使用中的一些缺点，但如何利用形状记忆合金开发设计出一种耗能能力强、结构形式简单、同时便于工程应用的被动耗能复合型阻尼器仍是目前面临的一个实际问题。 
发明内容
为了利用形状记忆合金材料并克服现有耗能装置存在的问题，本实用新型的目的在于，提供一种形状记忆合金摩擦复合型阻尼器，该阻尼器采用两种耗能元件共同工作，具有较强的耗能能力，不仅能明显改善传统长孔螺栓节点摩擦阻尼器的缺点，而且该阻尼器构造简单，便于推广应用。 
为了实现上述任务，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是： 
一种形状记忆合金摩擦复合型阻尼器，其特征在于，包括下部基材、上部基材、内筒拉杆、第一连接板和第二连接板，所述下部基材和所述上部基材均为两侧带有边缘的半圆管，下部基材的长度大于上部基材，下部基材和上部基材各自的边缘上对应设置若干通孔，下部基材和上部基材对扣形成一端平齐的圆形外筒并固定连接；
所述内筒拉杆为圆筒状，该内筒拉杆前端的两侧有水平方向的缝，内筒拉杆除前端以外的部分位于圆形外筒内，在下部基材和内筒拉杆之间以及上部基材和内筒拉杆之间对称设有两片弧形的摩擦材料；
所述第一连接板、第二连接板的两边均设置有通孔，所述第一连接板连接在下部基材的后端，且第一连接板位于下部基材的上方，2个L形连接件对称固定在第一连接板的上方，2个L形连接件对称固定在下部基材的下方；所述第二连接板的后端插入所述内筒拉杆的缝并固定连接，2个L形连接件5对称固定在第二连接板的上方，2个L形连接件对称固定在第二连接板的下方；
第一连接板上方的2个L形连接件与各自同侧的第二连接板上方的L形连接件之间分别连接一根SMA合金丝，下部基材下方的2个L形连接件与各自同侧的第二连接板上方的2个L形连接件之间分别连接一根SMA合金丝，共有4根SMA合金丝，这4根SMA合金丝相互平行。
所述下部基材和上部基材通过通孔处设置的M24螺栓固定连接。 
所述第一连接板通过M24螺栓连接在下部基材的后端。 
所述板材材料均采用Q235钢。 
所述内筒拉杆采用直径为48mm的无缝钢管。 
所述圆形外筒的直径为54mm。 
所述摩擦材料采用金属摩擦片。 
本实用新型的有益效果是：具有自适应性，其等效阻尼、刚度等可以随结构振动过程中的不同变形情况发生改变；由于SMA合金丝的可恢复性，对结构的后期变形有较好的控制效果；同时SMA丝产生拉、压变形，在往复过程中共同耗散能量，具有较强的耗能能力，工作性能稳定。其参数可方便地进行调节，对建筑物的变形有较好的控制效果，可以满足工程中不同结构的需求，且其构造简单，便于工程应用。 
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 
图1是本实用新型的侧面示意图。 
图2是本实用新型的横剖面构造图（图1的A-A向视图）。 
图3是本实用新型的纵剖面构造图（图1的B-B向视图）。 
图4是内管拉杆的结构示意图。 
图中编号分别表示：1、下部基材，2、上部基材，3、内筒拉杆，4、形状记忆合金（SMA）合金丝，5、L形连接件，6、第一连接板，7、摩擦材料，8、M24螺栓，9、边缘，11、第二连接板，10、缝。 
下面结合附图对本实用新型作进一步地详细说明。 
具体实施方式
参见图1～3，本实用新型的形状记忆合金摩擦复合型阻尼器，包括下部基材1、上部基材2、内筒拉杆3、第一连接板6和第二连接板11，下部基材1和上部基材2均为两侧带有边缘9的半圆管，下部基材1的长度大于上部基材2，下部基材1和上部基材2各自的边缘9上对应设置若干通孔，下部基材1和上部基材2对扣形成一端平齐的圆形外筒，并通过通孔处设置的M24螺栓固定连接。 
参见图4，内筒拉杆3为圆筒状，该内筒拉杆3前端的两侧有水平方向的缝10，内筒拉杆3除前端以外的部分位于圆形外筒内，在下部基材1和内筒拉杆3之间以及上部基材2和内筒拉杆3之间对称设有两片弧形的摩擦材料7。 
第一连接板6、第二连接板11的两边均设置有通孔，第一连接板6通过M24螺栓连接在下部基材1的后端，且第一连接板6位于下部基材1的上方，2个L形连接件5对称固定在第一连接板6的上方，2个L形连接件5对称固定在下部基材1的下方；第二连接板11的后端插入内筒拉杆3的缝10并固定连接，2个L形连接件5对称固定在第二连接板11的上方，2个L形连接件5对称固定在第二连接板11的下方。 
第一连接板6上方的2个L形连接件5与各自同侧的第二连接板11上方的L形连接件5之间分别连接一根SMA合金丝4，下部基材1下方的2个L形连接件5与各自同侧的第二连接板11上方的2个L形连接件5之间分别连接一根SMA合金丝4，共有4根SMA合金丝，这4根SMA合金丝4相互平行。 
本实用新型中，板材材料均采用Q235钢。内筒拉杆3采用直径为48mm的无缝钢管；圆形外筒的直径为54mm；摩擦材料7采用金属摩擦片。 
实际应用时，将第一连接板6、第二连接板11作为本实用新型的形状记忆合金摩擦复合型阻尼器的前、后两端分别连接到建筑结构的合适位置。 
本实用新型的工作原理如下： 
在外力作用下，第一连接板6、第二连接板11向本实用新型的阻尼器施加相反方向的力，圆形外筒被第一连接板6拉动，内管拉杆3被第二连接板11拉动，圆形外筒和内管拉杆3在之间发生一定的相对位移，位于圆形外筒和内管拉杆3之间的两片摩擦材料7分别与圆形外筒和内管拉杆3进行摩擦，从而实现摩擦耗能，同时，固定在圆形外筒的下部基材1和内管拉杆3之间的4根平行的SMA合金丝随内外筒间的相对位移共同耗散能量。

Claims (7)

1.一种形状记忆合金摩擦复合型阻尼器，包括下部基材（1）、上部基材（2）、内筒拉杆（3）、第一连接板（6）和第二连接板（11），其特征在于，所述下部基材（1）和所述上部基材（2）均为两侧带有边缘（9）的半圆管，下部基材（1）的长度大于上部基材（2），下部基材（1）和上部基材（2）各自的边缘（9）上对应设置若干通孔，下部基材（1）和上部基材（2）对扣形成一端平齐的圆形外筒并固定连接；
所述内筒拉杆（3）为圆筒状，该内筒拉杆（3）前端的两侧有水平方向的缝（10），内筒拉杆（3）除前端以外的部分位于圆形外筒内，在下部基材（1）和内筒拉杆（3）之间以及上部基材（2）和内筒拉杆（3）之间对称设有两片弧形的摩擦材料（7）；
所述第一连接板（6）、第二连接板（11）的两边均设置有通孔，所述第一连接板（6）连接在下部基材（1）的后端，且第一连接板（6）位于下部基材（1）的上方，2个L形连接件（5）对称固定在第一连接板（6）的上方，2个L形连接件（5）对称固定在下部基材（1）的下方；所述第二连接板（11）的后端插入所述内筒拉杆（3）的缝（10）并固定连接，2个L形连接件5对称固定在第二连接板（11）的上方，2个L形连接件（5）对称固定在第二连接板（11）的下方；
第一连接板（6）上方的2个L形连接件（5）与各自同侧的第二连接板（11）上方的L形连接件（5）之间分别连接一根SMA合金丝（4），下部基材（1）下方的2个L形连接件（5）与各自同侧的第二连接板（11）上方的2个L形连接件（5）之间分别连接一根SMA合金丝（4），共有4根SMA合金丝（4），该4根SMA合金丝（4）相互平行。
2.如权利要求1所述的形状记忆合金摩擦复合型阻尼器，其特征在于，所述下部基材（1）和上部基材（2）通过通孔处设置的M24螺栓固定连接。
3.如权利要求1所述的形状记忆合金摩擦复合型阻尼器，其特征在于，所述第一连接板（6）通过M24螺栓连接在下部基材（1）的后端。
4.如权利要求1所述的形状记忆合金摩擦复合型阻尼器，其特征在于，所述板材材料均采用Q235钢。
5.如权利要求1所述的形状记忆合金摩擦复合型阻尼器，其特征在于，所述内筒拉杆（3）采用直径为48mm的无缝钢管。
6.如权利要求1所述的形状记忆合金摩擦复合型阻尼器，其特征在于，所述圆形外筒的直径为54mm。
7.如权利要求1所述的形状记忆合金摩擦复合型阻尼器，其特征在于，所述摩擦材料（7）采用金属摩擦片。 
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