[发明专利]基于形状记忆合金材料的变刚度自复位阻尼器

说明书

本发明涉及一种基于形状记忆合金材料的变刚度自复位阻尼器，属于结构振动与控制领域。包括左连接板、开槽长方体、限位滑块、传动杆a、SMA丝束、右连接杆以及各种档杆。所述的变刚度自复位阻尼器，无论受拉还是受压，SMA丝束均处于拉伸状态，材料利用效率高；SMA丝束的左端和右端由于挡杆的约束呈等腰三角形变形状态，阻尼器的轴力放大系数为(为SMA丝束的直接受力段与阻尼器轴向的夹角)，夹角随着阻尼器轴向变形增加而减小，阻尼器的轴力放大系数增加，从而实现自复位阻尼器变刚度效果。通过调整两个在阻尼器轴向垂直方向的档杆的距离，可以灵活调节自复位阻尼器的刚度；阻尼器为装配式结构，容易安装和维修，有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种阻尼器，特别是一种基于形状记忆合金材料的变刚度自复位阻尼器，属于结构振动与控制技术领域。

背景技术

形状记忆合金（SMA）是一种新型功能材料，因其良好的耗能特性和超弹性特性在结构振动控制领域得到了广泛的应用。形状记忆合金与其他功能材料通过不同的构造方式可以实现不同的抗震效果，例如，将形状记忆合金与碟簧、弹簧等材料组合，可以制造出自复位能力更强的阻尼器；将形状记忆合金与摩擦材料、金属支撑等耗能材料组合，可以制造出耗能能力更强的阻尼器。此外，将形状记忆合金通过特殊的机械构造方式可以突破丝材只能单向受拉的缺点，实现阻尼器轴向拉压均使用同一组SMA丝材的高效阻尼器。

现有的SMA阻尼器多采用形状记忆合金丝束轴向直接受力的构造方式，阻尼器的刚度为记忆合金丝束的轴向刚度与其他材料刚度的线性叠加，直接依赖于SMA材料的原始轴向刚度，因此，将形状记忆合金与其他材料组合或者特殊构造方式设计的阻尼器的轴向刚度不能突破形状记忆合金的轴向刚度限制，这意味着，现有的形状记忆合金阻尼器的使用场景是受限的，对实现变刚度的特殊功能能力不足，不能满足更复杂的抗震需求。

发明内容

针对现有的形状记忆合金阻尼器直接依赖于SMA材料的原始轴向刚度，造成的使用场景受限的问题，通过特殊的构造形式改变SMA丝束的轴向直接受力方式，提出了一种基于形状记忆合金材料的变刚度自复位阻尼器，其结构简单、维修方便。

为解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：

一种基于形状记忆合金材料的变刚度自复位阻尼器，所述的变刚度自复位阻尼器包括开槽长方体、限位滑块、档杆a、档杆b、限位档杆、传动杆a、SMA丝束、档杆c、档杆d以及右连接杆；

所述开槽长方体侧面设置有水平通槽，中央设置有竖直通槽；

所述开槽长方体右端插入有右连接杆，所述右连接杆伸入水平通槽和竖直通槽十字交叉位置处，且右连接杆的左端还焊接有档杆d；此外，所述开槽长方体内的水平通槽和竖直通槽十字交叉位置处还设置有传动杆a，所述传动杆a与右连接杆位于同一轴线上，且所述传动杆a的左右两端分别焊接有档杆b和档杆c；同时，档杆b的左侧还设置有档杆a；所述档杆a、档杆b、档杆c、档杆d分别竖向设置在所述竖直通槽内，且档杆a和档杆b的端部被同时焊接在一限位滑块上，且档杆c和档杆d的端部被同时焊接在另一限位滑块上；限位滑块设置在开槽长方体外表面，可与所述开槽长方体发生相对滑动；

所述限位档杆对称布置在传动杆a两侧的水平通槽内；所述水平通槽还设置有SMA丝束，所述SMA丝束围绕四个限位档杆布置在开槽长方体内，并穿过档杆a和档杆b之间的空隙以及档杆c和档杆d之间的空隙。

进一步地，所述档杆a和档杆b、档杆c和档杆d之间的空隙等于SMA丝束的直径。

进一步地，所述SMA丝束与档杆a、档杆b、限位档杆、档杆c和档杆d之间，以及开槽长方体与限位滑块、档杆a、档杆b、档杆c、档杆d和右连接杆之间均应涂抹润滑油，减小摩擦阻力。

进一步地，所述变刚度自复位阻尼器还包括左连接板，所述左连接板和右连接杆与结构之间通过铰接方式连接，保证自复位阻尼器轴向受力。