[发明专利]位移放大型阻尼器

说明书

本发明公开了位移放大型阻尼器，使用大小齿轮将屈曲约束SMA棒和刚性杆连接，大齿轮与焊有齿条的刚性杆齿合，小齿轮与焊有齿条的刚性杆齿合，通过大小齿轮半径不同的设计，来控制位移放大的系数。一组同心圆齿轮被钢轴固定在钢板里，大齿轮与下部刚性杆上焊接的齿条紧密齿合，屈曲约束SMA棒通过高强螺母固定在钢板里，两个屈曲约束SMA棒中间的刚性杆上焊接一段齿条，与小齿轮紧密齿合。阻尼器的耗能能力主要来自SMA棒的变形耗能。同时，通过设计时改变大小阻尼器的半径比例，从而实现位移的放大。相较于普通的阻尼器，该阻尼器具有很好的耗能能力和自复位能力。

技术领域

本发明涉及一种基于屈曲约束SMA(形状记忆合金)以及位移放大技术的位移放大型阻尼器，本发明属于土木工程的结构消能减震技术领域。

背景技术

目前，阻尼器在工程结构减隔震控制领域的应用已极为广泛，但是存在中小地震作用下阻尼器的位移较小时，阻尼器难以充分发挥耗能能力的问题。若阻尼器未充分发挥作用，那么结构将无法取得预期的减震效果且会增加造价。因此作者对于如何使附加阻尼器充分发挥作用，从而较大程度地提高消能减震体系的整体减震效能做出了思考，提出了一种齿轮式位移放大装置。由于普通的阻尼器本身并不具有自复位能力，即卸载后具有残余变形。这就使得地震后建筑结构并不能恢复到初始位置，因此，该发明安装了屈曲约束SMA棒以实现自复位。

发明内容

本发明使用大小齿轮将屈曲约束SMA棒和刚性杆连接，大齿轮与焊有齿条的刚性杆齿合，小齿轮与焊有齿条的刚性杆齿合，通过大小齿轮半径不同的设计，来控制位移放大的系数。一组同心圆齿轮被钢轴固定在钢板里，大齿轮与下部刚性杆上焊接的齿条紧密齿合，屈曲约束SMA棒通过高强螺母固定在钢板里，两个屈曲约束SMA棒中间的刚性杆上焊接一段齿条，与小齿轮紧密齿合。阻尼器的耗能能力主要来自SMA棒的变形耗能。同时，通过设计时改变大小阻尼器的半径比例，从而实现位移的放大。

阻尼器变形过程中，除SMA棒外，其他构件均处于弹性阶段，SMA棒由于材料本身独特的超弹性，在阻尼器加载和卸载过程中不会产生残余变形，这使得阻尼器具有自复位的能力。

为了实现上述目的，本发明采取了如下方案：

一种基于屈曲约束SMA自复位和齿轮放大技术的位移放大型阻尼器，主要包括大钢板(1)、第一刚性杆(2)、第二刚性杆(3)、第一屈曲约束SMA棒(4)、第二屈曲约束SMA棒(5)、大齿轮(6)、小齿轮(7)、钢轴(8)、第一齿条(9)、第二齿条(10)和螺帽(11)。第一刚性杆(2)上焊有第一齿条(9)，第二刚性杆(3)上焊接第二齿条(10)。大钢板(1)一侧开有一个螺栓孔(12)，另一侧开有一个螺栓孔(12)和一个槽孔(13)；屈曲约束SMA棒共两根，分别为第一屈曲约束SMA棒(4)、第二屈曲约束SMA棒(5)；每根屈曲约束SMA棒的两端设计成螺纹段(15)，将两根屈曲约束SMA棒用螺纹段(15)与第一刚性杆(2)预留的螺纹孔(18)连接在一起，将组合在一起的屈曲约束SMA棒和第一刚性杆(2)利用螺帽(11)穿过孔(12)固定在大钢板(1)上。螺纹孔(12)供屈曲约束SMA棒的螺纹段(15)穿过，槽孔(13)供刚性杆穿过。大钢板(1)中间开一个轴孔(14)，供钢轴(8)穿过固定住大齿轮(6)和小齿轮(7)；中间的第一刚性杆(2)的焊有与大齿轮(6)契合的齿条(9)。第二刚性杆(3)焊有与小齿轮(7)契合的第二齿条(10)，穿过大钢板(1)上预留的槽孔(13)。