[发明专利]一种具有多级耗能机制的阻尼空心杆

说明书

本发明提供了一种具有多级耗能机制的阻尼空心杆，属于结构振动控制技术领域。该阻尼空心杆包括空心杆、永磁体、导体片、转动弹簧、拉压弹簧、滑块、滚珠、碰撞环、导杆、圆形橡胶垫片、内端板、固定杆、橡胶层和加劲肋。本发明将电涡流阻尼技术同其他被动减振技术相结合，具有多级耗能机制。当结构发生小幅振动时，利用电涡流耗能单元与旋转弹簧耗能单元共同耗能；当结构发生大幅振动时，利用电涡流耗能单元与碰撞耗能单元共同耗能，各不同耗能单元协同耗能工作，显著增强了其耗能控制效果，同时可以方便的调节阻尼参数，基本避免了磁路的漏磁。

技术领域

本发明属于结构振动控制技术领域，尤其涉及一种具有多级耗能机制的阻尼空心杆。

背景技术

大跨空间结构多用于建造人员和设备相对集中的体育场馆、高铁站、候机楼、娱乐场馆或工业厂房等重要建筑，但由于大跨空间结构的质量轻、跨度大，往往导致刚度不足、结构较柔，在地震、风荷载或其他环境激励等作用下，结构的振动反应较为强烈，无法满足正常使用要求甚至发生破坏。近年来，我国大跨空间结构的发展十分迅速，对其进行振动控制的研究具有十分重要的现实意义。

结构振动控制是通过在结构上设置控制系统，由结构和控制系统共同抵御外荷载，以减小结构的动力反应。常用于大跨空间结构的控制系统主要有：在结构节点上设置TMD系统；采用附加杆式设置粘滞或粘弹性阻尼器；采用替换杆式设置粘滞阻尼器；采用替换杆式设置变刚度或变阻尼的可控杆件；设置粘弹性阻尼支座；设置ER或MR阻尼器等等。

近年来各种利用粘弹性材料、粘滞流体等材料开发的阻尼器取得了良好的减振效果，但此类阻尼器应用于工程实际中时需要克服疲劳、老化、耐久性、及流体阻尼器可能存在的渗漏现象等问题。电涡流阻尼器是基于电磁感应定律把物体运动的机械能转化为导体板(非导磁材料)中的电能，然后通过导体板的电阻效应将电能转化为热能来耗散系统的振动能量。导体板在磁场中运动产生涡电流后，涡电流会与原磁场相互作用，产生阻碍导体板与磁场相对运动的阻尼力，同时导体板内产生的涡电流以热能的形式不断地耗散到周围的环境中。与其他类型阻尼器相比，电涡流阻尼器具有结构简单、无接触、无磨损、无需工作介质、寿命长及刚度和阻尼易调节等特点，具有极高的应用前景。

因此，本发明将电涡流阻尼技术同其他被动减振技术相结合，提供了一种具有多级耗能机制的阻尼空心杆，能够同时满足结构在小幅、大幅振动时对阻尼器的减振要求，具有很高的工程应用价值。

发明内容

本发明将电涡流阻尼技术同其他被动减振技术相结合，提供了一种具有多级耗能机制的阻尼空心杆。杆内不同的耗能单元分级协同工作，不仅显著增强了阻尼空心杆的耗能控制效果，而且能够满足结构在小幅和大幅振动时对阻尼器的减振要求。

本发明的技术方案：

一种具有多级耗能机制的阻尼空心杆，包括空心杆、永磁体、导体片、转动弹簧、拉压弹簧、滑块、滚珠、碰撞环、导杆、圆形橡胶垫片、内端板、固定杆、橡胶层和加劲肋；

所述的空心杆为等直径空心圆杆，在空心杆的部分区段两端设置内端板，空心杆与两个内端板之间构成空腔，在空腔内设置阻尼单元，阻尼单元包括电涡流耗能单元、旋转弹簧耗能单元和碰撞耗能单元；

所述的内端板外侧面设置加劲肋，加劲肋分别与内端板、空心杆的内壁固接，确保内端板与空心杆连接的可靠性；两个内端板之间固定设置导杆，导杆固定于内端板的中心部位，导杆外壁四周开有滚珠凹槽；圆形橡胶垫片套在导杆端部，且紧贴内端面布置；

所述的滑块和两个拉压弹簧均套在导杆上，拉压弹簧分别限位于滑块的两侧，一端连接在圆形橡胶垫片上，另一端连接在滑块端部；滑块的内壁开有滚珠凹槽，滑块内壁的滚珠凹槽与导杆外壁的滚珠凹槽相匹配，滚珠嵌在滚珠凹槽之间，与滚珠凹槽共同完成对滑块的位移导向，使滑块通过滚珠沿导杆作轴向滑动；

所述的永磁体间隔地套装固定在滑块的外壁上；