CN205134603U - 基于非线性能量阱的两自由度吸振器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于非线性能量阱的两自由度吸振器，属于结构工程减振技术领域。它包括底承台、质量箱、质量块、线性弹簧、椭球形橡胶体、滑轨、摩擦副、固定螺栓。基于非线性能量阱的两自由度吸振器通过底承台和固定螺栓与主体结构相连。质量箱在摩擦副上进行往复运动，并通过线性弹簧与底承台相连，内部质量块沿滑轨滑动，与椭球形橡胶体接触。振动时阻尼箱沿摩擦副滑动发生摩擦引发系统机械能耗散，由弹簧提供非线性恢复力并产生对结构的反向控制力，同时内部质量块沿滑轨运动，由椭球形橡胶体提供非线性恢复力并进行能量的耗散，从而形成双自由度的吸振装置，与传统单一耗能形式的阻尼器相比有更多的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于非线性能量阱的两自由度吸振器，属于结构工程抗震与减振技术领域。
背景技术
伴随着人们对结构抗震减灾的不断深入研究，建筑的结构抗震抗能愈发重要。阻尼器，是以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置。上世纪七十年代后，人们开始逐步将这些技术转从汽车、航天航空等领域运用到建筑、桥梁、铁路等结构工程中，并且发展十分迅速。传统减振装置如调谐质量阻尼器等，属于线性动力减振器，其原理为：附加阻尼器后其动力特性发生变化，原结构承受动力作用而剧烈振动时，由于调谐质量阻尼器质量块的惯性而向原结构施加反方向作用力，其阻尼也发挥耗能作用，从而达到使原结构的振动反应明显衰减的目的。但它存在着减振频带窄，耗能能力有限且阻尼器设置价格高等缺陷。
随着非线性振动问题的日益突出，使得人们对非线性问题的研究更加深入。非线性能量阱是人们由传统的动力吸振器中引入非线性特征而得到的新型减振装置。非线性能量阱没有固定的频率，具有非线性刚度与一定的阻尼特性。在振动过程中，非线性能量阱发生的靶向能量传递使得振动能量以一种不可逆的方式传递至振子，不会返回到原系统，并通过自身振子的阻尼作用促使能量耗散。在主共振时，非线性能量阱的频域锁定域宽于传统线性吸振器，同时由于其非线性刚度的特征，可以锁定多个共振频率。非线性能量阱的这些特征使其可以有效地抑制随机振动，成为一种最有发展前途的减振装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于非线性能量阱的两自由度吸振器。
本实用新型提出的一种基于非线性能量阱的两自由度吸振器，由底承台1、质量箱2、质量块3、线性弹簧4、椭球形橡胶体5、滑轨6、摩擦副7和固定螺栓8组成，其中：底承台1底部通过固定螺栓8与主体结构相连，底承台１顶面中部设有凹块，质量箱２底部设有凹槽，所述底承台１凹块上方设有摩擦副7，所述底承台１凹块连同摩擦副7插入质量箱２凹槽部位，底承台１两侧分别与线性弹簧4一端连接，两个线性弹簧４另一端连接分别质量箱2的两侧，质量箱２通过所述凹槽与摩擦副7连接，并能在摩擦副７上滑动消耗系统振动能量，为第一自由度；滑轨6与质量箱2内壁固接，质量块3位于质量箱2内部，并放置于滑轨６上，能沿滑轨6滑动；椭球形橡胶体5固定于质量箱2内壁，质量块３两侧外壁与椭球形橡胶体5相接触，为第二自由度；线性弹簧4水平设置，两端均可无摩擦转动，在振动时发生非线性长度变化，产生非线性控制力并提供阻尼器自身的回复力，且对质量箱2有限位作用；椭球形橡胶体5受压时产生非线性作用力并耗散一定能量。
本实用新型中，质量箱2与质量块3质量由实际情况确定，为待减振对象质量的2%至3%。
所述提供了一种非线性恢复力的实现方法，即通过椭球形橡胶体5受压产生相对于位移的非线性力，同时具有一定的阻尼性质。椭球形橡胶体5形状参数根据实际需求计算而得。
本实用新型的有益效果在于：基于非线性能量阱的减振耗能原理，具有能量的宽频带捕捉、传送及耗散等优点，与传统线性减振器相比具有普适性。无需外部能源供给，安装维护相对简单。底承台与基本结构固接，保证系统稳定同时具有良好的实用性与经济性。可有效地对水平方向上的振动进行反应控制，适用于线性与非线性的基本结构。
附图说明
图1为本实用新型剖面图；
图2为本实用新型的侧视图；
图3为本实用新型俯视图；
图中标号：1底承台、2质量箱、3质量块、4线性弹簧、5椭球形橡胶体、6滑轨、7摩擦副、8固定螺栓。
具体实施方式
下面结合附图和实施例做进一步说明。
实施例１：
如图所示，本实用新型主要包括底承台1、质量箱2、质量块3、线性弹簧4、椭球形橡胶体5、滑轨6、摩擦副7、固定螺栓8。底承台1为金属材质，通过固定螺栓7固定在结构上，其中螺栓可选用摩擦型高强螺栓。摩擦副7材料可选为聚四氟乙烯涂料层等，发生振动时，质量箱2沿摩擦副7滑动发生摩擦耗能。质量箱2为厚度5mm不锈钢板焊接而成，大小根据具体应用而定，椭球形橡胶体5固定于质量箱2内板，提供非线性的恢复力，并具有一定的阻尼特性。内部滑轨6材料为不锈钢圆截面轨道，无阻尼，两端螺栓固接于质量箱2内壁。质量块3质量依实际情况而定，两端与椭球形橡胶体5相接触。线性弹簧4两端铰接，振动时弹簧长度发生相对于质量箱2位移的非线性变化，提供非线性的回复力。
Claims (2)
1.一种基于非线性能量阱的两自由度吸振器，由底承台（1）、质量箱（2）、质量块（3）、线性弹簧（4）、椭球形橡胶体（5）、滑轨（6）、摩擦副（7）和固定螺栓（8）组成，其特征在于：底承台（1）底部通过固定螺栓（8）与主体结构相连，底承台（１）顶面中部设有凹块，质量箱（２）底部设有凹槽，所述底承台（１）凹块上方设有摩擦副（7），所述底承台（１）凹块连同摩擦副（7）插入质量箱（２）凹槽部位，底承台（１）两侧分别与线性弹簧（4）一端连接，两个线性弹簧（４）另一端连接分别质量箱（2）的两侧，质量箱（２）通过所述凹槽与摩擦副（7）连接，并能在摩擦副（７）上滑动消耗系统振动能量，为第一自由度；滑轨（6）与质量箱（2）内壁固接，质量块（3）位于质量箱（2）内部，并放置于滑轨（６）上，能沿滑轨（6）滑动；椭球形橡胶体（5）固定于质量箱（2）内壁，质量块（３）两侧外壁与椭球形橡胶体（5）相接触，为第二自由度；线性弹簧（4）水平设置，两端均可无摩擦转动，在振动时发生非线性长度变化，产生非线性控制力并提供阻尼器自身的回复力，且对质量箱（2）有限位作用；椭球形橡胶体（5）受压时产生非线性作用力并耗散一定能量。
2.根据权利要求1所述的基于非线性能量阱的两自由度吸振器，其特征在于：质量箱（2）与质量块（3）质量由实际情况确定，为待减振对象质量的2%至3%。
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