[发明专利]一种桁架结构的半主动颗粒阻尼减振装置

说明书

技术领域

本发明属于建筑减振降噪技术领域，尤其涉及桁架结构中颗粒阻尼器。

背景技术

改革开放三十年来，随着我国国民经济的高速发展和综合国力的提高，我国空间结构的技术水平也得到了长足的进步，正赶超国际先进水平。空间结构的社会需求和工程应用逐年增加，特别是近几年，随着经济的高速发展和一系列国家重大社会经济活动的开展，我国在近十年内仍将建设一批大型海洋采油、采气的海洋平台和一大批高标准、高规格的体育场馆、展览馆、机场航站楼等社会公共建筑，这将给我国空间结构的进一步发展带来良好的契机，同时也对我国空间结构技术水平提出了更高的要求。桁架结构作为空间结构的一种重要结构形式，该结构体系在海洋平台、各种大型体育场馆、影剧院、会展中心、机场候机楼及各类工业厂房等建筑中得到了广泛的应用。尤其在汶川大地震后，建筑结构的抗震性能受到了社会的极大关注。如何提高桁架结构的抗震性能具有重要的工程价值和社会意义。

颗粒阻尼是在冲击阻尼的基础上发展的阻尼形式，是在结构内部适当位置加工出一系列孔腔，然后在这些孔腔中填入颗粒（如碳化钨、沙粒、钢球等）。结构振动时，通过结构孔壁与颗粒的接触、碰撞作用将其部分动能传递给颗粒，颗粒在结构的孔腔中运动，进而发生颗粒之间、颗粒与结构孔壁之间的摩擦和碰撞，这些摩擦与碰撞作用将导致能量损耗，降低结构的振动能量，减小结构的振动幅值，从而达到增大系统阻尼的目的。颗粒阻尼不需要改变结构的外形尺寸且基本不增加附加质量，并且减振频带较宽，且具有抗老化、耐高低温等优点，同时其阻尼特性不受温度影响。因此，颗粒阻尼具有用于各类结构减振的前景，但是目前颗粒阻尼在海洋平台等建筑结构中的桁架减振方面的研究和应用在国内外尚未受到重视。

目前关于颗粒阻尼器减振的专利CN200710052142.2“一种滚筒洗衣机宽带弹性颗粒阻尼器”和专利CN200910007476.7“非阻塞性微颗粒阻尼隔声套”等都介绍的是一种被动式颗粒阻尼装置，这类被动隔振装置在多工况条件下的适应性较差，尤其是不能有效地对低频振动进行隔离。

发明内容

发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种桁架结构的半主动颗粒阻尼减振装置，它能满足结构更宽振动频率下的减振效果。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种桁架结构的半主动颗粒阻尼减振装置，所述桁架结构连接有被减振结构，该减振装置包括填充在桁架结构空腔钢管内的导磁金属颗粒、缠绕在空腔钢管外壁的线圈、与线圈连接的电流控制模块、设置在被减振结构上的拾振传感器、和直流电源模块，其中所述电流控制模块接收拾振传感器发出的振动信号，并经过处理后控制直流电源模块对线圈输出相应电流。

本发明原理主要是：由电流控制模块根据测取的振动结构响应计算出其主要振动频率，然后给半主动颗粒阻尼器合适的控制电流，使得半主动颗粒阻尼器在此频段内具有最佳阻尼比，从而达到更好的减振降噪效果。

作为优选，所述直流控制模块采用DSP控制器，从而能快速对采集的振动信号加以分析处理，使得减振系统对外界激励反应迅速，具有很好的减振的效果。

作为优选，所述导磁金属颗粒的填充率为30%～90%（100%填充率是指颗粒阻尼器中颗粒填满时的状态）。

作为优选，所述直流电源模块包括直流电源和恒流源电路，所述直流电源提供直流电，而恒流源电路根据DSP控制器发出的控制信号将该直流电转换成相应电流输送给线圈，使得颗粒阻尼器的工作频率与被减振结构的振动频率相同，从而使得颗粒阻尼器中的颗粒达到共振状态，此时颗粒之间会发生剧烈的碰撞和摩擦，消耗整个系统的能量，从而达到跟踪振动频率，起到较好减振效果。

作为优选，所述半主动颗粒阻尼器仅安装在桁架结构振动较大的位置，从而可以以最少的成本获得最大的减振效果。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：能跟踪被减振结构的振动频率迅速调节颗粒阻尼器的最佳阻尼比，从而提高其在更宽频带范围内的减振性能；且本装置结构简单、无需额外空间，适应性强、经济性好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中，被减振结构1、桁架结构2、导磁金属颗粒3、线圈4、电流控制模块5、拾振传感器6、直流电源模块7、恒流源电路8、直流电源9、减振器10、基座11。

具体实施方式