[发明专利]一种具有可变惯容的限位阻尼器

说明书

本发明涉及一种具有可变惯容的限位阻尼器，包括固定支座，活塞，波浪形软钢缓冲限位装置、液缸，所述固定支座安装在减震结构上，活塞安装在两个固定支座中间，磁流变液液缸安装在活塞中部；所述液缸内充满磁流变液，容器内壁安装有电磁线圈，容器外壁绕有两圈截面直径不等的外螺旋管道，所述外螺旋管道与容器间有开关阀；所述波浪形软钢缓冲限位装置安装在固定支座上。该装置可实现惯容器的惯容可调，从而针对不同的动力输入产生高效的阻尼效果，安装在固定支座上的波浪形软钢缓冲限位装置可在减震结构产生较大的位移时与液缸共同工作，形成多级耗能组合，并避免结构产生更大的位移。

技术领域

本发明涉及结构消能减震技术领域，具体涉及一种具有可变惯容的限位阻尼器。

背景技术

振动是土木工程结构在使用过程中面临的主要威胁之一。环境因素、建筑使用等引起的振动不仅会导致结构使用舒适度的下降；另外，剧烈的振动还会导致结构破坏，对人民生命和财产造成严重的损失，并造成严重的社会影响。阻尼器是一类常用的结构消能减震元件，其占用体积小、减振效果明显，随着近年来对结构振动控制的逐渐重视，针对不同的结构类型和振动形式，工程人员对阻尼器从结构和材料层面进行了广泛的研究和实践，研发出各种具有新结构、新材料的新型阻尼器。

惯容是一种两端点加速度相关型新型结构控制元件，能够实现惯性的灵活调节和频率的调整，改变结构惯性同时基本不改变结构的物理质量、提高惯容系统中消能器的耗能效率，基于惯容原理制作的惯容器是一种特殊的结构振动控制装置，其惯性力与惯容器两端点间的相对加速度成正比(惯容系数)，现有的试验结果证明，惯容系数可以达到惯容器实际物理质量的数千倍，因此，利用惯容器的阻尼器适用于结构消能减震，并在质量不变的情况下发挥高效的耗能能力。

但目前利用惯容器的阻尼器耗能效果需要增加阻尼器的附加质量，且目前利用惯容器的阻尼器多数不具有可调性，不能针对不同的动力特性实现自身惯容可调，难以满足多级减震消能需求。

发明内容

本发明的目的就是为了用更小的附加质量达到同样的消能减震效果，并针对不同的动力特性实现自身惯容可调，同时具有多级减震消能措施而提供的一种阻尼器。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种具有可变惯容的限位阻尼器，包括一对固定支座、设于一对固定支座之间的活塞杆及液缸，所述活塞杆的两端与所述固定支座之间通过限位缓冲机构连接；

所述活塞杆穿过所述液缸的中部，所述活塞杆的中间设有活塞头，所述活塞头位于所述液缸内，所述液缸内部充满磁流变液；

所述液缸的内壁缠绕有电磁线圈，所述液缸的外部绕设一个或多个与其内部相通的外螺旋管道，所述外螺旋管道与所述液缸的连接处设有流量开关阀。

应用时，液缸与结构连接，结构振动较小时，结构发生层间位移，上部结构的位移带动层间剪刀撑发生位移，层间剪刀撑带动液缸发生位移，而活塞杆通过固定支座固定在下层，因此液缸与活塞杆发生相对滑动，活塞杆在液缸内的运动使得液缸内的磁流变液发生挤压或拉伸，液体体积难以压缩，使得液体通过液缸与外螺旋管道的通道进入外螺旋管道，进入外螺旋管道后液体流动截面面积急剧缩小，因此进入外螺旋管道的液体流速相较于液缸内部液体流速迅速增大，同时运动半径增大，放大了系统的惯容，增大系统对输入能量的吸收；液体在液缸的一端进入外螺旋管道，从外螺旋管道的另一端，亦是液缸的另一端，流回液缸。

液缸内壁安装有电磁线圈，其线圈缠绕方向垂直于在外螺旋管道中液体的流动方向，根据磁流变液的电磁特性，磁流变液流动时切割磁感线，使得其自身粘性增大，从而增大使磁流变液流动的耗能。

当结构振动较大时，磁流变液可通过不同的外螺旋管道进行液缸与外螺旋管道的循环，进一步增大装置的耗能能力。