本發(fā)明涉及新型耗能支撐阻尼器技術(shù)，尤其涉及具有變摩擦、自復(fù)位功能的阻尼器控制技術(shù)。

背景技術(shù)：

中國專利CN 104482093 A公開了自復(fù)位變摩擦阻尼器，如圖1所示，技術(shù)內(nèi)容如下：

自復(fù)位變摩擦阻尼器處于初始平衡位置時，擋板5兩側(cè)的彈性體6均為自然長度，即預(yù)壓縮量均為零。此時，彈性體的兩端分別與擋板5和擠壓楔塊7剛好接觸，接觸面上壓力為零，且擠壓楔塊7和摩擦楔塊8以及摩擦楔塊8和筒體1內(nèi)壁之間亦分別剛好相接觸。當(dāng)滑軸2從初始位置相對筒體1運動時，比如向左運動，則右端固座通過擠壓楔塊7和摩擦楔塊8的傳遞而擠壓擋板右側(cè)的彈性體6，此時擋板5左側(cè)的彈性體6仍為自然長度。當(dāng)擋板5右側(cè)的彈性體6被壓縮后，其彈性力將擠壓與之相接觸的擠壓楔塊7，而擠壓楔塊7又通過錐形弧面擠緊摩擦楔塊8，使得摩擦楔塊8與筒體內(nèi)壁之間的正壓力隨之增大。若摩擦楔塊8與筒體內(nèi)壁的摩擦系數(shù)保持恒定，則兩者發(fā)生相對滑動時產(chǎn)生的摩擦力的大小與彈性體的壓縮量成正比。當(dāng)阻尼器置于結(jié)設(shè)構(gòu)層間時，它可以根據(jù)主體結(jié)構(gòu)位移反應(yīng)的大小自動調(diào)整摩擦力的數(shù)值。除摩擦力外,自復(fù)位變摩擦阻尼器的恢復(fù)力還包括彈性反力，即當(dāng)滑軸2偏離初始平衡位置時，擋板一側(cè)的彈性體6因被壓縮產(chǎn)生彈性力，而該彈性力又通過擠壓楔塊7、摩擦楔塊8和固座的傳遞作用于滑軸。自復(fù)位變摩擦阻尼器的恢復(fù)力在加載時等于彈性反力與摩擦力之和兩力方向相同，而在卸載時為兩者之差兩力方向相反。彈性反力在數(shù)值上通常大于摩擦力，因此當(dāng)滑軸偏離平衡位置時，在彈性反力作用下其總能回到初始位置，即阻尼器具有自復(fù)位功能。總之，自復(fù)位變摩擦阻尼器以工作方式運行時能自適應(yīng)地根據(jù)主體結(jié)構(gòu)位移反應(yīng)調(diào)整摩擦力大小，具有自復(fù)位功能。

現(xiàn)有技術(shù)的缺點：

1、現(xiàn)有的變摩擦自復(fù)位阻尼器雖然做到了小震少耗能、大震多耗能以及震后自復(fù)位的變摩擦控制，但是，當(dāng)結(jié)構(gòu)在自復(fù)位恢復(fù)力作用下恢復(fù)到平衡位置時具有一定速度，對結(jié)構(gòu)不利。

2、現(xiàn)有的變摩擦阻尼器在雖然實現(xiàn)了大震多耗能小震少耗能的半主動控制，但是其在小震下位移較小耗能相對較少。

3、現(xiàn)有的變摩擦阻尼器摩擦片直接與外管進(jìn)行摩擦，長期作用會對外管剛度產(chǎn)生不利影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種自復(fù)位翹板式變摩擦復(fù)合阻尼器。

本發(fā)明是自復(fù)位翹板式變摩擦復(fù)合阻尼器，有一內(nèi)管1，內(nèi)管1上開有貫穿內(nèi)管1的第一螺栓槽孔滑道1′，在內(nèi)管1的右端帶有連接鍵；在外管2上開有兩段貫穿外管2的第二螺栓槽孔滑道2′，第二螺栓槽孔滑道2′與第一螺栓槽孔滑道1′的長度相等，還有四個螺紋孔；在外管2的左端帶有連接鍵；滑動螺栓組件3安裝在內(nèi)外管的第一螺栓槽孔滑道1′和第二螺栓槽孔滑道2′中；而且滑動螺栓組件3與外管2之間為間隙配合；彈性體4置于內(nèi)管1，彈性體4的兩端帶有掛鉤，分別掛在滑動螺栓組件3的限位螺栓上，使內(nèi)管1與外管2緊密地連接在一起；摩擦黏彈性組件5由與外管2連接的一層厚鋼板51、黏彈性材料52、摩擦鋼片53組成，在厚鋼板51上有四個凹槽、中間一層黏彈性材料52、一側(cè)涂有特氟龍材料的摩擦鋼片53，三者之間黏結(jié)在一起；摩擦黏彈性組件5通過螺栓8連接在外管2的內(nèi)壁上；固定鉸支座組件6安裝在內(nèi)管1的外壁上，摩擦翹板9安裝在固定鉸支座組件6上。

本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益的效果是：本專利的翹板式黏彈性摩擦組件具備速度相關(guān)型阻尼器的優(yōu)點可以很好的減小結(jié)構(gòu)在自復(fù)位恢復(fù)力作用下恢復(fù)到平衡位置時速度過大的問題。本專利在小震下通過對黏彈性材料層的剪切滯回耗能，其在同樣的小位移下耗能更充分。本專利避免了摩擦組件直接與外管摩擦。

附圖說明

圖1是背景技術(shù)-中國專利CN 104482093 A公開的自復(fù)位變摩擦阻尼器的結(jié)構(gòu)圖，圖2為本專利自復(fù)位翹板式變摩擦復(fù)合阻尼器在初始狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為圖2在極限受壓狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為圖2在極限受拉狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為圖2的A—A剖面示意圖，圖6為圖2的B—B剖面示意圖，圖7為圖2中摩擦黏彈性組件5與摩擦翹板9摩擦界面的局部放大圖，圖8為圖2中外管2的三維示意圖，圖9為圖2中內(nèi)管1的三維示意圖，圖10為圖2中摩擦黏彈性組件5的三維示意圖；附圖標(biāo)記及對應(yīng)名稱為：內(nèi)管1，第一螺栓槽孔滑道1′，外管2，第二螺栓槽孔滑道21′，滑動螺栓組件3，彈性體4，摩擦黏彈性組件5，厚鋼板51，黏彈性材料52，摩擦鋼片53，固定鉸支座組件6，半圓連接件61、62、63，螺栓64，蝶形彈簧7，螺栓8，摩擦翹板9。

具體實施方式

如圖2、圖6所示，本發(fā)明是自復(fù)位翹板式變摩擦復(fù)合阻尼器，有一內(nèi)管1，內(nèi)管1上開有貫穿內(nèi)管1的第一螺栓槽孔滑道1′，在內(nèi)管1的右端帶有連接鍵；在外管2上開有兩段貫穿外管2的第二螺栓槽孔滑道2′，第二螺栓槽孔滑道2′與第一螺栓槽孔滑道1′的長度相等，還有四個螺紋孔；在外管2的左端帶有連接鍵；滑動螺栓組件3安裝在內(nèi)外管的第一螺栓槽孔滑道1′和第二螺栓槽孔滑道2′中；而且滑動螺栓組件3與外管2之間為間隙配合；彈性體4置于內(nèi)管1，彈性體4的兩端帶有掛鉤，分別掛在滑動螺栓組件3的限位螺栓上，使內(nèi)管1與外管2緊密地連接在一起；摩擦黏彈性組件5由與外管2連接的一層厚鋼板51、黏彈性材料52、摩擦鋼片53組成，在厚鋼板51上有四個凹槽、中間一層黏彈性材料52、一側(cè)涂有特氟龍材料的摩擦鋼片53，三者之間黏結(jié)在一起；摩擦黏彈性組件5通過螺栓8連接在外管2的內(nèi)壁上；固定鉸支座組件6安裝在內(nèi)管1的外壁上，摩擦翹板9安裝在固定鉸支座組件6上。

如圖2、圖5、圖6所示，其特征在于摩擦翹板9的長度略大于第一螺栓槽孔滑道1′長度的2倍，摩擦翹板9的寬度略小于內(nèi)管1的寬度；摩擦翹板9上焊接著開孔的半圓高強(qiáng)度連接件62。

如圖2、圖8、圖9所示，所述內(nèi)管1上開有貫穿內(nèi)管1的第一螺栓槽孔滑道1′；內(nèi)管1上還開有用來放置高強(qiáng)蝶形彈簧7的凹槽；外管2上開有兩處貫穿外管2的第二槽孔滑道2′且每處滑道長度分別與第一螺栓槽孔滑道1′長度相等；外管2上開有四個螺紋孔；內(nèi)管1、外管2各有一端設(shè)有與結(jié)構(gòu)預(yù)埋件連接的連接件；并且內(nèi)管1連接端的另一端為凹進(jìn)去的弧面。

如圖2所示，摩擦黏彈性組件5靠近外管2的鋼板上有四個凹槽；螺栓8旋入所述外管2的螺紋孔中并進(jìn)入到四個凹槽中并能夠調(diào)節(jié)螺栓與凹槽底部的接觸應(yīng)力，能夠使得外管2運動時螺栓8具有足夠的強(qiáng)度帶動摩擦黏彈性組件5運動。

如圖2所示，所述彈性體4為高模量圓柱彈簧，左右兩端帶有掛鉤，通過張拉分別掛在左右兩個限位螺栓3上，使內(nèi)管1與外管2緊密地連接在一起，彈性體4的最大形變量略大于第一螺栓槽孔滑道1′長度與彈性體4的初始形變量之和；而且彈性體4由于被拉伸具有的恢復(fù)力始終大于摩擦黏彈性組件5與摩擦翹板9之間的滑動摩擦力。

如圖2、圖6所示，所述固定鉸支座組件6由三塊開孔的半圓連接件61、62、63和螺栓64組成，其中中間半圓連接件62固定連接在摩擦翹板9的下端，外側(cè)兩個半圓連接件61、63固定連接在內(nèi)管上；用螺栓穿過三個半圓連接件的孔洞將摩擦翹板9連接在內(nèi)管1上，螺栓連接留有間隙，使摩擦翹板9能夠繞著固定鉸支座組件6自由轉(zhuǎn)動。

如圖2所示，至少四個蝶形彈簧7，安裝阻尼器時將蝶形彈簧7放在內(nèi)管的四個凹槽中，然后將摩擦翹板9放到一組蝶形彈簧7上，并施加壓力使摩擦鋼板9上的半圓連接件62的孔洞與內(nèi)管1上兩個半圓連接件孔洞61、63對齊再用螺栓連接；摩擦黏彈性組件5滑動到摩擦翹板9上的任何位置，兩端的一組蝶形彈簧7都處于受壓狀態(tài)；并且在位移最大處摩擦黏彈性組件5與摩擦翹板9之間的正壓力最大即摩擦力最大。

如圖2、3、4所示，所述的自復(fù)位翹板式變摩擦復(fù)合阻尼器的工作過程為：

1、受壓時工作方式：小位移條件下，所述自復(fù)位翹板式變摩擦復(fù)合阻尼器受壓時內(nèi)管1向左開始運動，內(nèi)管1左端弧形凹面推著外管2左端槽孔滑道2′中的滑動螺栓同左運動，同時外管2推著外管2右端槽孔滑道2′中的滑動螺栓在內(nèi)管槽孔滑道1′里向右滑動，由于彈性體4的兩端掛鉤掛在兩個滑動螺栓上，所以此時彈性體4被拉伸。外管2向右移動過程中通過螺栓8將動力傳遞到摩擦黏彈性組件5的厚鋼板51上，又因為摩擦翹板9在碟形彈簧7的作用下是兩端彎起的，所以摩擦黏彈性組件5有滑動趨勢時會擠壓摩擦翹板9會有一定的起滑力。由于小震作用下，結(jié)構(gòu)發(fā)生小位移，此時螺栓8傳遞過來的動力不足以使摩擦黏彈性組件5與摩擦翹板9發(fā)生相對滑動即此時不通過摩擦來耗散能量，而是通過摩擦黏彈性組件5的兩片鋼片發(fā)生相對位移即使中間黏彈性材料發(fā)生剪切變形，從而利用黏彈性材料層的剪切變形來耗散能量。而且在大位移條件下，摩擦黏彈性組件5突破起滑力，隨著外管2繼續(xù)向右移動，同時內(nèi)管1通過固定鉸支座組件6帶動摩擦翹板9向左移動，此時摩擦黏彈性組件5開始擠壓摩擦翹板9，使摩擦翹板9繞著固定鉸支座組件6順時針轉(zhuǎn)動，即摩擦翹板9右端下沉，內(nèi)管1右邊凹槽中的碟形彈簧7壓縮變形量增大，又因為摩擦翹板9的左端翹起，所以內(nèi)管1凹槽中的碟形彈簧壓縮變形量減小，摩擦翹板9左端翹起部分彎曲程度變小，經(jīng)計算得出此時摩擦黏彈性組件5與摩擦翹板9之間的摩擦力不斷增大。當(dāng)繼續(xù)加載使摩擦黏彈性組件5到達(dá)位移幅值處時摩擦力達(dá)到了最大，此時滑動螺栓3的行程也達(dá)到了最大，內(nèi)外管上的槽孔滑道此時開始限制位移繼續(xù)發(fā)展。在這段爬坡過程中摩擦黏彈性組件（5）上的兩片鋼板對中間黏彈性材料層剪切作用不斷增大即黏彈性材料層剪切變形增大耗能也增大，同時由于摩擦力不斷增大，摩擦耗能成為主要耗能方式，此過程中彈性體4的伸長量也不斷增加即彈性恢復(fù)力不斷增大，伸長量為內(nèi)管1上槽孔滑道1′長度。卸載時在彈性體4的彈性恢復(fù)力作用下，左端滑動螺栓3開始推著內(nèi)管1向右端移動，直到左端滑動螺栓3滑動到外管2的限位槽孔滑道2′的右端，在此過程中摩擦黏彈性組件5與摩擦翹板9之間摩擦力逐漸變小直到初始位置時摩擦力為零，同時在彈性體4的恢復(fù)力作用下結(jié)構(gòu)恢復(fù)到初始位置附近時結(jié)構(gòu)具有的速度變大，且結(jié)構(gòu)剛度轉(zhuǎn)換較為劇烈導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層間加速度的增大，但是由于摩擦黏彈性組件5的存在相當(dāng)于一個小型黏彈性阻尼器即速度相關(guān)性阻尼器，可以有效減小上述結(jié)構(gòu)恢復(fù)到初始位置時速度大的問題，進(jìn)而起到緩沖結(jié)構(gòu)剛度轉(zhuǎn)換、減小結(jié)構(gòu)層間加速的作用。

2、受拉時工作方式：小位移條件下，所述自復(fù)位翹板式變摩擦復(fù)合阻尼器受拉時內(nèi)管1向右開始移動，內(nèi)管1帶動貫穿內(nèi)外管槽孔滑道中的滑動螺栓3在外管2右端槽孔滑道2′中向右滑動，同時外管2拉著外管2左端槽孔滑道2′中的滑動螺栓3向左運動，由于彈性體4的兩端掛鉤掛在兩個滑動螺栓上，所以此時彈性體4被拉伸。外管2向左移動過程中通過螺栓8將動力傳遞到摩擦黏彈性組件5的厚鋼板51上，此時摩擦黏彈性組件5有爬坡的趨勢，會擠壓摩擦翹板9從而產(chǎn)生摩擦力，由于小震作用下，結(jié)構(gòu)發(fā)生小位移，此時螺栓8傳遞過來的動力不足以突破摩擦黏彈性組件5與摩擦翹板9之間的靜摩擦力，所以此時不通過摩擦來耗散能量，而是通過摩擦黏彈性組件5的兩片鋼片發(fā)生相對搓動即對中間黏彈性材料進(jìn)行剪切作用，從而利用黏彈性材料層52的剪切變形來耗散能量。而且在大位移條件下，摩擦黏彈性組件5突破起滑力，隨著外管2繼續(xù)向左移動，同時內(nèi)管1通過固定鉸支座組件6帶動摩擦翹板9向右移動，此時摩擦黏彈性組件5開始擠壓摩擦翹板9，使摩擦翹板9繞著固定鉸支座組件6逆時針轉(zhuǎn)動，即摩擦翹板9左端下沉，內(nèi)管1左邊凹槽中的碟形彈簧壓縮變形量增大，又因為摩擦翹板9的右端翹起，所以內(nèi)管1右邊凹槽中的碟形彈簧7壓縮變形量減小，摩擦翹板9左端翹起部分彎曲程度變小。經(jīng)計算得出此時摩擦黏彈性組件5與摩擦翹板9之間的摩擦力不斷增大。當(dāng)繼續(xù)加載使摩擦黏彈性組件5到達(dá)位移幅值處時摩擦力達(dá)到了最大，此時滑動螺栓3的行程也達(dá)到了最大，內(nèi)外管上的槽孔滑道此時開始限制位移繼續(xù)發(fā)展。在這段爬坡過程中摩擦黏彈性組件5上的兩片鋼板對中間黏彈性材料層52剪切作用不斷增大即黏彈性材料層剪切變形增大耗能也增大，同時由于摩擦力不斷增大，摩擦耗能成為主要耗能方式，此過程中彈性體4的伸長量也不斷增加即彈性恢復(fù)力不斷增大，增加的長度為內(nèi)管1上槽孔滑道長度。卸載時在彈性體4的彈性恢復(fù)力作用下，左端滑動螺栓3開始推著內(nèi)管1向左端移動，直到左端滑動螺栓3滑動到外管2右端的限位槽孔滑道的左端，在此過程中摩擦黏彈性組件5與摩擦翹板9之間摩擦力逐漸變小直到初始位置時摩擦力為零，同時在彈性體4的恢復(fù)力作用下結(jié)構(gòu)恢復(fù)到初始位置附近時結(jié)構(gòu)具有的速度變大，且結(jié)構(gòu)剛度轉(zhuǎn)換較為劇烈導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層間加速度的增大，但是由于摩擦黏彈性組件5的存在相當(dāng)于一個小型黏彈性阻尼器即速度相關(guān)性阻尼器，可以有效減小上述結(jié)構(gòu)恢復(fù)到初始位置時速度大的問題，進(jìn)而起到緩沖結(jié)構(gòu)剛度轉(zhuǎn)換、減小層間加速的作用。