本發(fā)明屬于土木工程振動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多耗能方式相結(jié)合的空間阻尼器。

背景技術(shù)：

利用阻尼來(lái)吸能減震，最初應(yīng)用于航天航空，軍工，槍炮，汽車等行業(yè)中。從20世紀(jì)70年代后，國(guó)外開(kāi)始逐步地把這些技術(shù)轉(zhuǎn)用到建筑、橋梁、鐵路等工程中，其發(fā)展十分迅速。到20世紀(jì)末，全世界已有近100多個(gè)結(jié)構(gòu)工程運(yùn)用了阻尼器來(lái)吸能減震。采用阻尼器減震是一種被動(dòng)控制系統(tǒng)，是通過(guò)增加結(jié)構(gòu)阻尼、耗散振動(dòng)能量來(lái)減小結(jié)構(gòu)響應(yīng)。由于其裝置簡(jiǎn)單、材料經(jīng)濟(jì)、減振效果好等特點(diǎn)，在實(shí)際結(jié)構(gòu)控制中具有廣泛的應(yīng)用前景。阻尼器種類繁多，我國(guó)現(xiàn)行抗規(guī)將其分為位移相關(guān)型和速度相關(guān)型。位移相關(guān)型阻尼器的耗能與其自身變形和相對(duì)滑動(dòng)位移有關(guān)，常用的有金屬阻尼器和摩擦阻尼器。速度相關(guān)型阻尼器的阻尼特性與加載頻率有關(guān)，常用的有粘滯阻尼器和粘彈性阻尼器。

本發(fā)明是在已有的普通粘彈性阻尼器基礎(chǔ)上，主要考慮傳統(tǒng)阻尼器大多只在單軸方向上起作用，并且使用的耗能方式單一的問(wèn)題，提出了一種多種耗能方式結(jié)合并且能在各個(gè)方向上都很好起到耗能減震的空間阻尼器，實(shí)現(xiàn)了提升阻尼器耗能能力的同時(shí)應(yīng)用到空間各個(gè)方向上的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種多種耗能方式相結(jié)合，在各個(gè)方向上都能起到良好控制作用的空間阻尼器，實(shí)現(xiàn)了提高單個(gè)阻尼器的耗能上限，改善原本阻尼器只能在單一方向上起主要作用的不足的功能。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種多耗能方式結(jié)合的空間阻尼器，包括外部殼體1、球形質(zhì)量振子2、彈簧3、剛性桿4和粘性材料層5；

兩外部殼體1相對(duì)布置，其相對(duì)側(cè)為球形空腔，球形空腔內(nèi)表面涂覆有粘性材料層5；球形質(zhì)量振子2位于兩外部殼體1間形成的球形空腔內(nèi)，通過(guò)其上的彈簧3實(shí)現(xiàn)連接；多個(gè)剛性桿4固定在球形質(zhì)量振子2上，均與球面垂直，保證剛性桿4的頂端和粘性材料層5存在距離，該距離通過(guò)剛性桿4的長(zhǎng)度調(diào)節(jié)。當(dāng)所附屬的主結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)時(shí)，彈簧3帶動(dòng)球形質(zhì)量振子2產(chǎn)生振動(dòng)，剛性桿4頂端與粘性材料層5產(chǎn)生碰撞，粘性材料層5吸收振動(dòng)能量。

所述的球形質(zhì)量振子2的質(zhì)量根據(jù)安放處主結(jié)構(gòu)的頻率和荷載的振動(dòng)頻率來(lái)確定。

所述的彈簧3的剛度根據(jù)安放處主結(jié)構(gòu)的頻率和荷載的振動(dòng)頻率以及不同方向減振的要求來(lái)確定。

所述的剛性桿4的長(zhǎng)度根據(jù)安放處主結(jié)構(gòu)不同方向減振的要求來(lái)確定。

當(dāng)阻尼器所附屬的主結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)時(shí)，通過(guò)彈簧3與外部殼體1連接的球形質(zhì)量振子2也產(chǎn)生振動(dòng)，與彈簧3形成了調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，抵消部分外部激勵(lì)引起的主結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)。同時(shí)球形質(zhì)量振子2的振動(dòng)會(huì)使剛性桿4頂端與粘性材料層5產(chǎn)生碰撞，通過(guò)碰撞消耗一部分振動(dòng)能量，粘性材料層5吸收一部分振動(dòng)能量。球形質(zhì)量振子2通過(guò)在各個(gè)方向的彈簧3與外部殼體1的球形空腔內(nèi)壁相連，在球形質(zhì)量振子2各個(gè)方向上布置剛性桿4，所以球形質(zhì)量振子2在空間各個(gè)方向上都能振動(dòng)并與粘性材料層5產(chǎn)生碰撞。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的阻尼器對(duì)結(jié)構(gòu)任意方向上的振動(dòng)都能達(dá)到良好的耗能減振效果。通過(guò)調(diào)節(jié)各個(gè)方向彈簧的剛度、剛性桿的長(zhǎng)度可以實(shí)現(xiàn)在不同方向產(chǎn)生不同減震效果的功能。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組合示意圖。

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)內(nèi)部截面圖。

圖中：1外部殼體；2球形質(zhì)量振子；3彈簧；4剛性桿；5粘性材料層。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和技術(shù)方案，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

一種多耗能方式結(jié)合的空間阻尼器，包括外部殼體1、球形質(zhì)量振子2、彈簧3、剛性桿4和粘性材料層5；

兩外部殼體1相對(duì)布置，其相對(duì)側(cè)為球形空腔，球形空腔內(nèi)表面涂覆有粘性材料層5；球形質(zhì)量振子2位于兩外部殼體1間形成的球形空腔內(nèi)，通過(guò)其上的彈簧3實(shí)現(xiàn)連接；多個(gè)剛性桿4固定在球形質(zhì)量振子2上，均與球面垂直，保證剛性桿4的頂端和粘性材料層5存在距離，該距離通過(guò)剛性桿4的長(zhǎng)度調(diào)節(jié)。當(dāng)所附屬的主結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)時(shí)，彈簧3帶動(dòng)球形質(zhì)量振子2產(chǎn)生振動(dòng)，剛性桿4頂端與粘性材料層5產(chǎn)生碰撞，粘性材料層5吸收振動(dòng)能量。

所述的球形質(zhì)量振子2的質(zhì)量根據(jù)安放處主結(jié)構(gòu)的頻率和荷載的振動(dòng)頻率來(lái)確定。

所述的彈簧3的剛度根據(jù)安放處主結(jié)構(gòu)的頻率和荷載的振動(dòng)頻率以及不同方向減振的要求來(lái)確定。

所述的剛性桿4的長(zhǎng)度根據(jù)安放處主結(jié)構(gòu)不同方向減振的要求來(lái)確定。

當(dāng)阻尼器所附屬的主結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)時(shí)，通過(guò)彈簧3與外部殼體1連接的球形質(zhì)量振子2也產(chǎn)生振動(dòng)，與彈簧3形成了調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，抵消部分外部激勵(lì)引起的主結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)。同時(shí)球形質(zhì)量振子2的振動(dòng)會(huì)使剛性桿4頂端與粘性材料層5產(chǎn)生碰撞，通過(guò)碰撞消耗一部分振動(dòng)能量，粘性材料層5吸收一部分振動(dòng)能量。球形質(zhì)量振子2通過(guò)在各個(gè)方向的彈簧3與外部殼體1的球形空腔內(nèi)壁相連，在球形質(zhì)量振子2各個(gè)方向上布置剛性桿4，所以球形質(zhì)量振子2在空間各個(gè)方向上都能振動(dòng)并與粘性材料層5產(chǎn)生碰撞。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種多耗能方式相結(jié)合的空間阻尼器，屬于土木工程振動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。該空間阻尼器裝置由內(nèi)部為球形空腔的方形殼體，在球形腔內(nèi)部附有一層粘性材料層。在球形空腔中心安置一個(gè)球形質(zhì)量振子，球形質(zhì)量振子通過(guò)彈簧和外殼球形內(nèi)壁連接，在球形質(zhì)量振子不同方向上安裝剛性桿；球形質(zhì)量振子、彈簧和外殼組成了一調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，對(duì)主結(jié)構(gòu)起到減振作用；球形質(zhì)量振子的振動(dòng)使剛性桿和外殼內(nèi)壁上的粘性材料層發(fā)生碰撞，消耗一部分主結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量，粘性材料層吸收一部分剛性桿傳遞的能量。因球形質(zhì)量振子可以在各個(gè)方向振動(dòng)，因此該阻尼器對(duì)結(jié)構(gòu)的各個(gè)方向振動(dòng)都能達(dá)到的耗能減振效果。

技術(shù)研發(fā)人員：范書(shū)立;宋鋼兵;霍林生
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大連理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.03
技術(shù)公布日：2017.09.08