專利名稱：內(nèi)壁擠壓摩擦式形狀記憶合金抗扭轉(zhuǎn)消能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于土木工程及機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種內(nèi)壁擠壓摩擦 式形狀記憶合金抗扭轉(zhuǎn)消能器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)是通過增強(qiáng)建筑物本身的剛度來抵御地震作用，即依靠結(jié) 構(gòu)本身來儲存和消耗地震能量，以滿足結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，這種抗震方式缺乏 自我調(diào)節(jié)能力，在不確定的地震作用下，常常不滿足安全性的要求，消能減震 技術(shù)為結(jié)構(gòu)抗震提供了一條合理有效的途徑。被動消能阻尼器的減振技術(shù)相對 比較成熟，然而作為一種被動控制裝置，耐久性和耐腐蝕性是目前消能器中普 遍存在的問題。如粘彈性阻尼器易老化，粘滯阻尼器的維護(hù)，摩擦阻尼器在長 期使用時(shí)的可靠性，軟鋼阻尼器的塑性殘余變形等。
此外，大量的震害分析表明，許多工程結(jié)構(gòu)(無論是對稱結(jié)構(gòu)，還是非對 稱結(jié)構(gòu))的破壞是由扭轉(zhuǎn)振動產(chǎn)生的，而且往往震害較為嚴(yán)重，特別是復(fù)雜體 型的高層建筑一旦破壞，將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。從國內(nèi)外實(shí)際震 害經(jīng)驗(yàn)可以得出，地震時(shí)引起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動的原因 一是由于地面質(zhì)點(diǎn)間 運(yùn)動的差別，可使地面的每一部分不僅產(chǎn)生平動分量，而且也產(chǎn)生轉(zhuǎn)動分量。 這種轉(zhuǎn)動分量迫使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動；二是結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心和剛度中心不重合，
地震時(shí)作用在質(zhì)量中心的慣性力將對剛度中心產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力矩，迫使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生平 移扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的空間振動。在機(jī)械工程領(lǐng)域，不利的扭轉(zhuǎn)振動更是非常常見。目 前研制開發(fā)的消能器，通常僅具有軸向耗能減振能力，本身不易實(shí)現(xiàn)工程中的 扭轉(zhuǎn)振動控制。形狀記憶合金是一種新型功能材料，具有形狀記憶效應(yīng)、超彈性和耐疲勞 特性。利用形狀記憶合金的超彈性特性制作的被動消能器可以克服上述問題。 這類消能器與其他阻尼器相比，具有耐久性和耐腐蝕性能好，使用周期長，變 形大且可恢復(fù)等優(yōu)點(diǎn)。但現(xiàn)有的形狀記憶合金消能器主要利用奧氏體形狀記憶 合金的阻尼特性，耗能能力有限。
因此，開發(fā)一種有抗扭轉(zhuǎn)振動能力、高阻尼特性、且具有自復(fù)位能力的消 能器對土木工程結(jié)構(gòu)抵御地震災(zāi)害及機(jī)械工程減小不利的扭轉(zhuǎn)振動具有重要的 現(xiàn)實(shí)意義。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供了一種內(nèi)壁擠壓摩擦式形狀記憶合金抗扭轉(zhuǎn)消能器，其目 的是解決現(xiàn)有被動阻尼器有殘余變形、耐久性差、僅具有單一方向減振能力以 及耗能能力有限等問題。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下
內(nèi)壁擠壓摩擦式形狀記憶合金抗扭轉(zhuǎn)消能器，主要由外鋼筒、內(nèi)鋼筒、表 面磨砂的形狀記憶合金半圓弧肋和鋼法蘭組成。主要技術(shù)方案為沿著與上法 蘭連接的內(nèi)鋼筒的外周徑向均勻?qū)ΨQ布置十組表面帶磨砂的薄壁形狀記憶合金 半圓弧肋，沿著與下法蘭連接的外鋼筒的內(nèi)周徑向均勻?qū)ΨQ布置十組表面帶磨 砂的薄壁形狀記憶合金半圓弧肋；內(nèi)、外鋼筒上的表面磨砂薄壁形狀記憶合金 半圓弧肋大小一致，相互錯(cuò)落間隔布置；上、下法蘭上均設(shè)有鋼制滑槽，可供 外、內(nèi)鋼筒插入滑動；通過法蘭上的螺栓孔將消能器固定于需要進(jìn)行扭轉(zhuǎn)控制 的部位。
當(dāng)上、下法蘭發(fā)生相對扭轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)，內(nèi)、外鋼筒上的表面磨砂薄壁形狀記憶合金半圓弧肋將會發(fā)生擠壓耗能和相互運(yùn)動時(shí)的摩擦耗能，這兩部分將共同 提供強(qiáng)大的抗扭轉(zhuǎn)耗能能力，以抑制結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在平面內(nèi)的扭轉(zhuǎn)振動；當(dāng)振動 結(jié)束時(shí)，由于半圓弧肋是由形狀記憶合金制成，因此該消能器將會自動恢復(fù)到 初始位置。
本實(shí)用新型的效果和益處體現(xiàn)在克服了其他阻尼器有殘余變形、耐久性差 以及耗能能力有限等缺點(diǎn)，突出優(yōu)點(diǎn)是利用超彈性形狀記憶合金的相互擠壓和 相互摩擦來共同耗能，大幅提高了消能器的耗能能力；該阻尼器可恢復(fù)變形大、 具有較好的抗腐蝕、抗疲勞性，維護(hù)費(fèi)用低、構(gòu)造簡單、安裝方便。內(nèi)壁擠壓 摩擦式形狀記憶合金抗扭轉(zhuǎn)消能器使得抗扭設(shè)計(jì)更為方便、實(shí)用，將會廣泛的 應(yīng)用于土木工程及機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域。


圖1是內(nèi)壁擠壓摩擦式形狀記憶合金抗扭轉(zhuǎn)消能器的俯視圖。
圖2是內(nèi)壁擠壓摩擦式形狀記憶合金抗扭轉(zhuǎn)消能器的側(cè)立面圖。
圖3是圖1中內(nèi)壁擠壓摩擦式形狀記憶合金抗扭轉(zhuǎn)消能器的B-B剖面圖。
圖4是圖2中內(nèi)壁擠壓摩擦式形狀記憶合金抗扭轉(zhuǎn)消能器的A-A剖面圖。
圖中l(wèi).上法蘭螺栓孔；2.內(nèi)鋼筒；3.上法蘭；4.表面磨砂薄壁形狀記憶合 金半圓弧肋；5.外滑槽；6.外鋼筒；7.內(nèi)滑槽；8.下法蘭；9.下法蘭螺栓孔。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本實(shí)用新型的實(shí)施步驟
步驟l.對工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，計(jì)算出所要控制的扭轉(zhuǎn)力大小，根據(jù)所要達(dá) 到的性能要求，確定消能器的尺寸及參數(shù)。
步驟2.在內(nèi)鋼筒2的外周徑向均勻?qū)ΨQ布置十組表面帶磨砂的薄壁形狀記憶合金半圓弧肋4，在外鋼筒6的內(nèi)周徑向均勻?qū)ΨQ布置十組表面帶磨砂的薄壁
形狀記憶合金半圓弧肋4。
步驟3.在上法蘭3上制作一個(gè)鋼制滑槽5，滑槽半徑與外鋼筒6半徑相同； 在下法蘭8上制作一個(gè)鋼制滑槽7，滑槽半徑與內(nèi)鋼筒2半徑相同。
步驟4.將外鋼筒6焊接到下法蘭8上，然后插入上法蘭的滑槽5;將內(nèi)鋼 筒2焊接到上法蘭3上，然后插入下法蘭的滑槽7。
步驟5.通過上、下法蘭預(yù)留的螺栓孔1和9，采用高強(qiáng)螺栓將消能器安裝 在需要進(jìn)行扭轉(zhuǎn)振動控制的部位。
權(quán)利要求1.一種內(nèi)壁擠壓摩擦式形狀記憶合金抗扭轉(zhuǎn)消能器，由上法蘭螺栓孔(1)、內(nèi)鋼筒(2)、上法蘭(3)、表面磨砂薄壁形狀記憶合金半圓弧肋(4)、外滑槽(5)、外鋼筒(6)、內(nèi)滑槽(7)、下法蘭(8)、下法蘭螺栓孔組成(9)組成；其特征在于沿著與上法蘭(3)連接的內(nèi)鋼筒(2)的外周徑向均勻?qū)ΨQ布置十組表面帶磨砂的薄壁形狀記憶合金半圓弧肋(4)，沿著與下法蘭(8)連接的外鋼筒(6)的內(nèi)周徑向均勻?qū)ΨQ布置十組表面帶磨砂的薄壁形狀記憶合金半圓弧肋(4)；內(nèi)、外鋼筒上的表面磨砂薄壁形狀記憶合金半圓弧肋大小一致，相互錯(cuò)落間隔布置；上、下法蘭上均設(shè)有鋼制外滑槽(5)和內(nèi)滑槽(7)，可供外、內(nèi)鋼筒插入滑動；通過法蘭上的螺栓孔(1)和(10)將消能器固定于需要進(jìn)行扭轉(zhuǎn)控制的部位。
專利摘要一種內(nèi)壁擠壓摩擦式形狀記憶合金抗扭轉(zhuǎn)消能器，屬于土木工程及機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域。主要由外鋼筒、內(nèi)鋼筒、形狀記憶合金半圓弧肋和鋼法蘭組成。其特征在于沿著內(nèi)、外鋼筒的外、內(nèi)周徑向均勻布置的表面帶磨砂的薄壁形狀記憶合金半圓弧肋相互錯(cuò)落布置；上、下法蘭設(shè)有鋼制滑槽，可供外、內(nèi)鋼筒插入滑動；通過法蘭上的螺孔將消能器固定于需要進(jìn)行扭轉(zhuǎn)控制的部位；當(dāng)上下法蘭發(fā)生相對扭轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)、外鋼筒上的記憶合金半圓弧肋將發(fā)生擠壓耗能和摩擦耗能，這兩部分將共同提供強(qiáng)大的抗扭轉(zhuǎn)耗能能力；當(dāng)振動結(jié)束時(shí)，消能器將自動恢復(fù)到初始位置。本實(shí)用新型的效果和益處是該消能器具有抗扭轉(zhuǎn)耗能能力強(qiáng)、維護(hù)費(fèi)用低、可反復(fù)使用、自復(fù)位、構(gòu)造簡單等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F16F7/02GK201416608SQ20092001292
公開日2010年3月3日 申請日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月8日
發(fā)明者伊廷華, 輝 孫, 李宏男, 郭道盛 申請人:大連理工大學(xué)