[发明专利]一种基于压电变摩擦的粘滞阻尼器

说明书

本发明提供了一种基于压电变摩擦的粘滞阻尼器，包括缸筒，缸筒内安设有活塞，活塞连接有活塞杆，活塞的内部安置有叠层式压电驱动器，叠层式压电驱动器与活塞杆相互垂直但不相交。本发明通过在粘滞阻尼器的内部设置有叠层式压电驱动器，在正压电效应下可以将电能转化为机械能，即通过对叠层式压电陶瓷通电流，改变压电陶瓷的形变量，改变作用于摩擦片上的应力，从而改变推动活塞杆的力大小，增加粘滞阻尼器的耗能，同时可以给予结构额外的刚度，辅助结构抵挡外部荷载。该技术具有灵活性高、稳定性高，精度高，使用周期长等优点，可以用来改善低频下粘滞阻尼器耗能能力低，不能为结构提供额外刚度的问题。

技术领域

本发明属于结构工程、振动控制领域，具体而言，涉及一种基于压电变摩擦的粘滞阻尼器。

背景技术

框架结构广泛应用于民用建筑中，在地震等强烈的外部作用下，框架结构的安全关系到众多人民的生命、财产安全。规范要求框架结构在设计时得以“小震不坏、中震可修、大震不倒”为目标，遵循“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”的思想。但是在大震面前，结构损伤依然非常大，传统的加固方法增大截面法、加固截点法、粘钢加固法均是按照加强结构本身的强度、刚度、延性等传统抗震方法抵御地震作用，且效果有限，这样不仅会直接增加建造费用，而且在强震作用下，结构发生破坏也不易修复。

于是有研究者提出在结构中布置减震装置，通过摩擦、弯曲、弹塑性滞回变形等耗能方式合理有效地抗震，由结构和布置的减震装置共同承受地震作用，使减震装置先于结构耗散地震输入的能量，如果地震能量过大，先于结构破坏，从而减少了主体结构的损伤，传统的耗能减震装置有：金属阻尼器、摩擦阻尼器、粘滞阻尼器、以及橡胶隔震支座等。摩擦阻尼器是利用摩擦学原理，耗散由于振动而输入到结构中的能量；粘滞阻尼器利用粘滞流体材料通过节流孔或者间隙时耗散和吸收了外部荷载输入到结构中的部分能量，转化为热能等其他形式的能量的原理制成,是一种速度相关型的阻尼器。但是其本身存在一定缺点，首先它安装在结构中会增加结构的阻尼，但并不会为结构提供刚度；其次在低频结构振动中，粘滞阻尼器提供的能量耗散太少，这时只能靠结构耗散大量能量，阻尼器起不到应有的作用。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于压电变摩擦的粘滞阻尼器，通过在粘滞阻尼器的内部设置叠层式压电驱动器，使得压电变摩擦的粘滞阻尼器具有以下优点，承载力大、响应快、位移可重复性好、电场控制相对简单。

为了实现上述技术目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种基于压电变摩擦的粘滞阻尼器，包括缸筒，所述缸筒内安设有活塞，所述活塞连接有活塞杆，所述活塞的内部安置有叠层式压电驱动器，所述叠层式压电驱动器与所述活塞杆相互垂直但不相交。

现有技术中，粘滞阻尼器安装在结构中会增加结构的阻尼，但并不会为结构提供刚度；其次在低频结构振动中，粘滞阻尼器提供的能量耗散太少，这时只能靠结构耗散大量能量，阻尼器起不到应有的作用。

本发明通过在粘滞阻尼器的内部设置有叠层式压电驱动器，在正压电效应下可以将电能转化为机械能，即通过对叠层式压电陶瓷通电流，改变压电陶瓷的形变量，改变作用于摩擦片上的应力，从而改变推动活塞杆的力大小，增加粘滞阻尼器的耗能，同时可以给予结构额外的刚度，辅助结构抵挡外部荷载。该技术具有灵活性高、稳定性高，精度高，使用周期长等优点，可以用来改善低频下粘滞阻尼器耗能能力低，不能为结构提供额外刚度的问题。

优选的，所述叠层式压电驱动器包括压电片用以调节正应力，所述压电片的个数大于等于2。

优选的，所述缸筒的内壁均匀包覆有摩擦材料用以增加摩擦力。

优选的，所述摩擦材料和所述活塞之间设置有摩擦片，所述摩擦片为环形。

优选的，所述活塞开设有阻尼孔用以降低压力。