[发明专利]棚洞减震器及其设计方法

权利要求书

1.棚洞减震器，其特征在于，包括两端开口的金属管和采用抗冲击防护材料制成的内衬体，所述金属管的侧壁被配置呈波纹状；所述内衬体放置于所述金属管内，且所述内衬体的高度低于金属管的高度，内衬体所有侧壁与金属管内壁之间均具有一间隙；所述金属管的上下端面设置有将内衬体封装于金属管内的金属支撑板；

所述金属管的直径为σ₀为金属管的屈服应力；t为金属管的壁厚；K为修正系数；P_y为金属管的初始屈服载荷；金属管每段波纹弧长的半径为a为常数，其取值为0.4～0.7；金属管每段波纹弧长所对应的圆心角为m为金属管的偏心率因子；金属管的高度为H₁＝1.5D₁。

2.根据权利要求1所述的棚洞减震器，其特征在于，所述金属管每段向内凹陷的波纹弧长和向外凸起的波纹弧长的半径均相等。

3.根据权利要求2所述的棚洞减震器，其特征在于，所述内衬体为圆柱体，所述抗冲击防护材料为泡沫铝；所述内衬体的高度为H₂＝1.5D₁-b，b为金属管出现第一个叠缩时的轴向压缩量；内衬体的直径为D₂＝D₁-2R_in，R_in为金属管压缩后的内半径。

4.一种权利要求1-3任一所述的棚洞减震器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取棚洞所在路面的最大路面支座反力和棚洞板的重量，并采用最大路面支座反力和棚洞板的重量计算金属管的初始屈服载荷；

根据所述金属管的初始屈服载荷，计算金属管的直径：

其中，σ₀为金属管的屈服应力；t为金属管的壁厚；D₁为金属管的直径；K为修正系数；P_y为金属管的初始屈服载荷；

计算金属管每段波纹弧长的半径：

其中，a为常数，其取值为0.4～0.7；

获取金属管的偏心率因子，并根据所述偏心率因子计算金属管每段波纹弧长所对应的圆心角：

其中，m为金属管的偏心率因子，α为每段波纹弧长所对应的圆心角；

根据所述金属管的直径，计算金属管的高度：

H₁＝1.5D₁；

获取金属管出现第一个叠缩时的轴向压缩量，并根据轴向压缩量计算内衬体的高度：

H₂＝1.5D₁-b

其中，b为金属管出现第一个叠缩时的轴向压缩量，H₂为内衬体的高度；

根据所述金属管的直径和金属管压缩后的内半径，计算内衬体的直径：

D₂＝D₁-2R_in

其中，R_in为金属管压缩后的内半径。

5.根据权利要求4所述的棚洞减震器的设计方法，其特征在于，所述金属管的初始屈服载荷的计算公式为：

其中，P_y为金属管的初始屈服载荷；P_max为最大路面支座反力；m_r为棚洞板的重量。

6.根据权利要求4所述的棚洞减震器的设计方法，其特征在于，所述金属管压缩后的内半径的计算公式为：

R_in＝(1-m)2r。

7.根据权利要求6所述的棚洞减震器的设计方法，其特征在于，所述金属管的偏心率因子的计算公式为：

其中，R_out为金属管压缩后的外半径，R_in为金属管压缩后的内半径；R₀为金属管未压缩时的中面半径。