[发明专利]一种自复位形状记忆合金‑剪切型铅复合耗能阻尼器

说明书

技术领域

本发明涉及一种自复位形状记忆合金-剪切型铅复合耗能阻尼器，适用于工程结构的减振控制，属于土木工程领域。

背景技术

工程结构系统在受到外界的干扰或激励时都会产生响应，这是因为激励使系统获得了能量的输入。同时，系统又能将输入的能量通过某种机理转变为热能或其他能量形式而消耗掉，使输入能量和耗损能量保持平衡。这种系统耗损能量的能力称为阻尼。对庞大的土木工程结构而言,依靠自身的阻尼耗能特性抵抗外来振动并不可靠。随着新型阻尼耗能技术的不断提出，利用结构添加外部元件或内部添加元件的方式实现结构振动控制方式都体现了较好的控制效果。

金属屈服阻尼器是用软金属材料做成的各种形式的阻尼器，金属屈服后具有良好的滞回性能，利用某些金属具有的弹塑性滞回变形耗能，包括挤压型铅阻尼器、剪切型铅阻尼器、形状记忆合金(shape memory alloys,简称SMA)阻尼器等，它们的耗能机理是利用金属进入塑性屈服阶段吸收结构振动的部分能量来达到减振控制的。

剪切型铅阻尼器主要是利用铅受剪屈服后产生塑性变形来耗能的，具有使用寿命长，提供的阻尼力可靠且大小与变形速度无关，对微小位移变化敏感，工作性能十分稳定等特点，被广泛应用于结构减振控制。但此类阻尼器虽然具有很好的耗能效果，但振后会出现残余变形，不利于继续使用。

SMA是应用较为广泛的智能材料之一，在高于奥氏体相变温度时卸载，没有残余应变，称为超弹性，利用此特性SMA被广泛应用于智能装置的开发，使用形式有SMA丝材、SMA棒材、SMA弹簧等，SMA装置与传统装置相比，具有耐久性和耐腐蚀性好、使用期限长、允许变形大并且变形可恢复等一系列优点，但就目前的SMA阻尼器来看，虽然它有很好的自复位功能，但耗能效果并不明显，因此其应用受到了限制。

发明内容

为了减小结构振动以及强振后的残余变形,本发明提供了一种自复位形状记忆合金-剪切型铅复合耗能阻尼器，阻尼器模型(如图1)，阻尼器主要由两部分组成，一部分是耗能组，另一部分是复位组，同时满足高耗能和自复位能力。同时本发明提供的阻尼力可以调节，大大扩大了其适用范围。

本发明的技术方案：

一种自复位形状记忆合金-剪切型铅复合耗能阻尼器，由两部分组成，耗能组是由内筒的剪切型铅阻尼器以及安装于内筒6和外筒2之间的SMA丝5和SMA弹簧13组成，复位组由SMA丝5及SMA弹簧13组成，充分发挥了SMA的超弹性特性，尤其SMA弹簧的自复位能力，使阻尼器在振动后能够恢复初始状态，不影响其继续使用。两组共同工作，同时利用铅块16剪切高耗能以及SMA弹簧13及SMA丝5的耗能特性，可同时进行减振。

一种自复位形状记忆合金-剪切型铅复合耗能阻尼器，包括前盖板12、后盖板17、左拉板15、右拉板9、固定板7、预应力调节板3、内筒6、外筒2、推拉杆11、形状记忆合金(SMA)丝5、形状记忆合金(SMA)弹簧13以及内置铅块16，四组SMA丝5依次穿过预应力调节板3、左拉板15、固定板7和右拉板9,预应力调节板3、左拉板15、固定板7和右拉板9均为环形结构，SMA丝5均布于外筒和内筒之间形成的中部空腔内，其两端分别用夹具4拉紧固定；左拉板15外侧设置预应力调节板3,通过调节螺栓14改变预应力调节板3和左拉板15间的距离,进而调节SMA丝5的初始应变；环形固定板7内环和内筒6焊接,其外环通过固定螺栓8和外筒2连接；推拉杆11为圆筒型结构，其一端和中部设有横向环形挡板，两横向环形挡板间均布有多个纵向挡板，两纵向挡板间形成凹槽；内筒6内侧设有与推拉杆11相对应的凹槽，推拉杆11凹槽和内筒6凹槽相对形成内部空腔，剪切铅块16直接嵌于内部空腔18内；外筒2与内筒6形成的前后空腔分别安装SMA弹簧13,其中，前空腔中的SMA弹簧13穿过焊接在前盖板12上的弹簧导杆10，后空腔中的SMA弹簧13穿过推拉杆11；前盖板12、后盖板17和连接杆1通过螺栓与外筒2连接，推拉杆11穿过后盖板17。

本发明通过调节调节螺栓14来调节预应力调节板3与左拉板15之间的距离来调节SMA丝5的初始应变和通过改变内置铅块16的数量，均可调节此阻尼器的阻尼力，使此阻尼器应用范围更广泛。

本发明的有益效果：本发明的阻尼器构造简单，零件较少，制作和安装过程简单，适用性强，维护方便，能有效提高结构的抗振性能，具有广阔的推广市场和应用前景。

附图说明

图1是本发明阻尼器的剖面结构示意图。

图2是本发明图1的a-a截面剖面图。

图3是本发明图1的b-b截面剖面图。