專利名稱：粘彈性復(fù)合型形狀記憶合金阻尼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種被動耗能裝置，尤其是一種具有自適應(yīng)能力的粘彈性復(fù)合型 形狀記憶合金(SMA)阻尼器。
背景技術(shù)：
目前，已有的被動耗能裝置主要包括粘滯型、粘彈性型、金屬屈服型、摩擦型等幾 類。傳統(tǒng)的板式兩層粘彈性阻尼器，一般包括一個外殼，外殼內(nèi)設(shè)有兩塊約束板件和一塊中 間板件，約束板件和中間板件之間有兩層粘彈性阻尼板，在約束板件和中間板件的露出部 位有連接孔，在反復(fù)軸向力的作用下，約束板件與中間板件產(chǎn)生相對運動，使粘彈性阻尼板 產(chǎn)生往復(fù)剪切變形，從而以吸熱方式耗散運動能量。不同類型的阻尼器具有不同的耗能機(jī)理粘滯型和粘彈性型耗能裝置主要利用材 料與速度相關(guān)的特性耗能，而對于金屬屈服型、摩擦型耗能裝置則主要利用材料在大變形 下的滯回耗能來消散地震能量。大量的研究都表明合理的選用阻尼器可有效地提高結(jié)構(gòu)的 抗震性能，然而，目前已有的阻尼裝置普遍存在著一些缺點如粘彈性阻尼器的材料受環(huán)境 影響較大；粘滯阻尼器的維護(hù)不變且使用綜合費用較高；摩擦阻尼器在長期應(yīng)用過程中其 可靠性會下降；金屬阻尼器會產(chǎn)生過大的塑性變形而無法恢復(fù)等問題。形狀記憶合金作為一種智能材料，因其具有超彈性性能和形狀記憶效應(yīng)，為土木 工程振動控制領(lǐng)域提供了新的研究方向，然而如何利用形狀記憶合金的超彈性性能開發(fā)研 制出一種耗能能力強(qiáng)，同時具有自復(fù)位功能，結(jié)構(gòu)形式簡單，便于工程應(yīng)用的被動耗能阻尼 器仍是目前面臨的一個具有挑戰(zhàn)性的問題。
發(fā)明內(nèi)容為了利用形狀記憶合金材料并克服現(xiàn)有的耗能裝置耗能能力不理想的問題，本實 用新型的目的在于，提供一種粘彈性復(fù)合型形狀記憶合金阻尼器，該阻尼器采用兩種耗能 元件共同工作，具有較強(qiáng)的耗能能力，可方便的應(yīng)用于底部框架上部磚房結(jié)構(gòu)的振動控制 中。為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是—種粘彈性復(fù)合型形狀記憶合金阻尼器，包括矩形外筒、兩塊約束板件、中間板件 和粘彈性阻尼板構(gòu)成的傳統(tǒng)板式兩層粘彈性阻尼器，其特征在于，在傳統(tǒng)的板式兩層粘彈 性阻尼器中部預(yù)設(shè)孔位，該預(yù)設(shè)孔位分別位于矩形外筒、約束板件、中間板件和粘彈性阻尼 板上，其中，約束板件上的預(yù)設(shè)孔位的直徑大于中間板件和矩形外筒上的預(yù)設(shè)孔位的直徑； 在預(yù)設(shè)孔位內(nèi)設(shè)一豎向?qū)U，在上下兩塊約束板件與矩形外筒之間分別設(shè)有平行的兩組 SMA(Shape Memory Alloy)合金絲，每組SMA合金絲連接于矩形外筒側(cè)壁與豎向?qū)U之間。本實用新型的其它特點是所述的矩形外筒內(nèi)側(cè)的四周端部設(shè)有L型連接件；所述的每組SMA合金絲中的一根承受拉力，而另一根承受壓力。
3[0011]所述的每組SMA合金絲連接于矩形外筒四周端部的L型連接件與豎向?qū)U之間。所述的每組SMA合金絲呈對稱布置。本實用新型的粘彈性復(fù)合型形狀記憶合金阻尼器，采用了分級控制的思路。在小 震和中震作用下僅由粘彈性耗散能量，而在大震作用下則由粘彈性阻尼耗能和SMA合金絲 滯回耗能共同耗散地震能量。阻尼器具有多級耗能的特點，自適應(yīng)性強(qiáng)，其主要性能包括等 效阻尼、剛度等都可以隨結(jié)構(gòu)振動過程中的不同變形情況發(fā)生改變；且耗能能力強(qiáng)，工作性 能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)形式簡單，其參數(shù)可以方便的調(diào)節(jié)，方便制造與安裝，兩種耗能機(jī)制共同作用， 具有較強(qiáng)的耗能能力?？稍诘撞靠蚣苌喜看u房等建筑物的新建與改建中推廣應(yīng)用。

圖1是本實用新型的原理圖。圖2是圖1是俯視圖。圖3是圖1的I-I剖視圖。圖中的標(biāo)號分別表示1、矩形外筒，2、形狀記憶合金(SMA)合金絲，3、豎向?qū)U， 4、預(yù)設(shè)孔位，5、粘彈性阻尼板，6、L形連接件，7、M12螺栓，8、約束鋼板，9、中間鋼板。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。
具體實施方式
參見圖1 3，本實用新型的粘彈性復(fù)合型形狀記憶合金阻尼器，包括矩形外筒1、 兩塊約束板件8、中間板件9和粘彈性阻尼板5構(gòu)成的傳統(tǒng)板式兩層粘彈性阻尼器，在傳統(tǒng) 的板式兩層粘彈性阻尼器中部預(yù)設(shè)孔位4，該預(yù)設(shè)孔位4分別位于矩形外筒1、約束板件8、 中間板件9和粘彈性阻尼板5上，預(yù)設(shè)孔位4內(nèi)設(shè)一豎向?qū)U3，其中，約束板件8上的預(yù)設(shè) 孔位4的直徑大于中間板件9和矩形外筒1上的預(yù)設(shè)孔位4 ；在上下兩塊約束板件8與矩 形外筒1之間分別設(shè)有平行的兩組SMA合金絲2，每組SMA合金絲2連接于矩形外筒1側(cè)壁 與豎向?qū)U3之間。內(nèi)側(cè)的四周設(shè)有L型連接件6，L形連接件6通過M12螺栓7與矩形外筒1的四周 端部連接牢固。兩層約束板件8開設(shè)的預(yù)設(shè)孔位4與上下兩層粘彈性阻尼板5上的預(yù)設(shè)孔 位4直徑相同，其尺寸相同均按現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的彈塑性層間最大位移取值；中間板件9上的 預(yù)設(shè)孔位4與矩形外筒1、約束板件8、粘彈性阻尼板5上的位置相同，但其尺寸不同，具體 數(shù)值可按現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的彈性層間最大位移取值。預(yù)設(shè)孔位4處設(shè)豎向?qū)U3，SMA合金絲 2兩端分別與導(dǎo)桿3及矩形外筒1端部的L形連接件6連接，每組SMA合金絲呈對稱布置。如圖2所示，粘彈性阻尼板的預(yù)設(shè)孔位4縱、橫向均置中布置。約束板件8和中間 板件9外伸部分設(shè)有連接孔可與外部支撐連接。如圖3所示的剖面圖，粘彈性阻尼板5采用雙層粘彈性材料；L形連接件6在矩形 外筒1的內(nèi)側(cè)四周連接。上述實例中，矩形外筒1、中間板件9和約束板件8的材料選用Q235鋼，內(nèi)部的粘 彈性阻尼板5的厚度為13mm，中間板件9和約束板件8的厚度為8mm。本實用新型采用粘彈性阻尼板和SMA合金絲兩種耗能元件，利用SMA合金絲的超 彈性滯回耗能的特點，通過調(diào)節(jié)固定端部L形連接件處的螺絲可對形狀記憶合金施加不同的預(yù)應(yīng)變。阻尼器在工作過程中，上、下約束板件下部固定，可認(rèn)為其不參與運動，僅考慮中 間板件的運動；在小震和中震作用下僅粘彈性阻尼板產(chǎn)生阻尼耗能，在大震作用下，中間板 件9運動位移加大觸及豎向?qū)U3，SMA合金絲則隨導(dǎo)桿一起運動，每組合金絲中有一根承 受拉力而另一根合金絲承受壓力從而形成拉壓型SMA合金絲復(fù)合阻尼器。 矩形外筒1和中間板件9的預(yù)設(shè)孔位4直徑小于約束板件8、粘彈性阻尼板5的 直徑尺寸，在小震和中震作用下，中間板件9的運動位移小于約束板件8和粘彈性阻尼板5 的預(yù)設(shè)孔位4的尺寸，無法觸及豎向?qū)U3，這時僅為粘彈性耗能；而在大震作用下，當(dāng)中間 板件3的運動位移超過某一數(shù)值時，則觸及預(yù)設(shè)孔位4邊緣從而帶動導(dǎo)桿3運動，而導(dǎo)桿3 運動將帶動SMA合金絲往復(fù)運動實現(xiàn)滯回耗能。
權(quán)利要求一種粘彈性復(fù)合型形狀記憶合金阻尼器，包括矩形外筒(1)、兩塊約束板件(8)、中間板件(9)和粘彈性阻尼板(5)構(gòu)成的傳統(tǒng)板式兩層粘彈性阻尼器，其特征在于，在傳統(tǒng)的板式兩層粘彈性阻尼器中部預(yù)設(shè)孔位(4)，該預(yù)設(shè)孔位(4)分別位于矩形外筒(1)、約束板件(8)、中間板件(9)和粘彈性阻尼板(5)上，其中，約束板件(8)上的預(yù)設(shè)孔位(4)的直徑大于中間板件(9)和矩形外筒(1)上的預(yù)設(shè)孔位(4)的直徑；預(yù)設(shè)孔位(4)內(nèi)設(shè)一豎向?qū)U(3)，在上下兩塊約束板件(8)與矩形外筒(1)之間分別設(shè)有平行的兩組SMA合金絲(2)，每組SMA合金絲(2)連接于矩形外筒(1)側(cè)壁與豎向?qū)U(3)之間。
2.如權(quán)利要求1所述的粘彈性復(fù)合型形狀記憶合金阻尼器，其特征在于，所述的矩形 外筒(1)內(nèi)側(cè)的四周端部設(shè)有L型連接件(6)。
3.如權(quán)利要求1所述的粘彈性復(fù)合型形狀記憶合金阻尼器，其特征在于，所述的每組 SMA合金絲(2)中的一根承受拉力，而另一根承受壓力。
4.如權(quán)利要求2所述的粘彈性復(fù)合型形狀記憶合金阻尼器，其特征在于，所述的每組 SMA合金絲⑵連接于矩形外筒⑴四周端部的L型連接件(6)與豎向?qū)U(3)之間。
5.如權(quán)利要求1所述的粘彈性復(fù)合型形狀記憶合金阻尼器，其特征在于，所述的每組 SMA合金絲(2)對稱布置。
專利摘要本實用新型公開了一種粘彈性復(fù)合型形狀記憶合金阻尼器，包括矩形外筒、兩塊約束板件、中間板件和粘彈性阻尼板構(gòu)成的傳統(tǒng)板式兩層粘彈性阻尼器，在傳統(tǒng)的板式兩層粘彈性阻尼器中部預(yù)設(shè)孔位，該預(yù)設(shè)孔位分別位于矩形外筒、約束板件、中間板件和粘彈性阻尼板上，其中，約束板件上的預(yù)設(shè)孔位的直徑大于中間板件和矩形外筒上預(yù)設(shè)孔位的直徑；預(yù)設(shè)孔位內(nèi)設(shè)一豎向?qū)U，在上下兩塊約束板件與矩形外筒之間分別設(shè)有平行的兩組SMA合金絲，每組SMA合金絲連接于矩形外筒側(cè)壁與豎向?qū)U之間。該阻尼器具有多級耗能的特點，具有自適應(yīng)性，耗能能力強(qiáng)，工作性能穩(wěn)定，其參數(shù)可以方便地調(diào)節(jié)，且形式簡單，可在底部框架上部磚房等建筑物的新建與改建中推廣應(yīng)用。
文檔編號E04B1/98GK201635210SQ20102011015
公開日2010年11月17日 申請日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者孫香紅, 樊燕軍 申請人:長安大學(xué)