CN108397030A - 一种带sma丝的自复位弧面变摩擦阻尼器 - Google Patents

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王社良
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Abstract

本发明公开了一种带SMA丝的自复位弧面变摩擦阻尼器，质量块位于摩擦箱体内，且质量块的上表面、下表面与摩擦箱体的内壁相贴合，质量块前表面及后表面与摩擦箱体内壁部分贴合，摩擦箱体的左端面上固定有左侧固定板，摩擦箱体的右端面上固定有右侧固定板，其中，第一组SMA丝中各SMA丝的一端与质量块的左侧面相连接，第一组SMA丝中各SMA丝的另一端与摩擦箱体左端的内壁相连接；第二组SMA丝中各SMA丝的一端与质量块的右侧面相连接，第二组SMA丝中各SMA丝的另一端与摩擦箱体右端的内壁相连接，连接杆的端部穿过左侧固定板***于摩擦箱体内后固定于质量块的左侧面上，右侧固定板上固定有耳板，该阻尼器能够适应不同强度等级的地震，并且产生变形后能够自动恢复到原样。

Description

一种带SMA丝的自复位弧面变摩擦阻尼器
技术领域
本发明属于消能减震装置技术领域，涉及一种带SMA丝的自复位弧面变摩擦阻尼器。
背景技术
近几十年来，地震频频发生，对建筑物抗震性能要求也越来越严格。传统建筑通过结构的塑形变形来耗散地震能量，使结构自身发生破坏。若在结构中设置非结构构件的耗能原件，可通过耗能元件被动地往复相对变形耗散结构振动的能量，减轻结构的动力反应，减小结构的变形。摩擦阻尼器是目前在工程中常用到的耗能减震装置，目前常见的摩擦阻尼器主要有：普通摩擦阻尼器、pall摩擦阻尼器、sumitomo摩擦阻尼器。传统摩擦阻尼器的摩擦力不能改变，无法适应不同强度等级的地震，且产生变形后会有较大的残余变形，难以恢复原样，这些条件限制了传统摩擦阻尼器的减振效果和使用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种带SMA丝的自复位弧面变摩擦阻尼器，该阻尼器能够适应不同强度等级的地震，并且产生变形后能够自动恢复到原样。
为达到上述目的，本发明所述的带SMA丝的自复位弧面变摩擦阻尼器包括摩擦箱体、质量块、第一组SMA丝、第二组SMA丝及连接杆；
质量块位于摩擦箱体内，且质量块的上表面、下表面与摩擦箱体的内壁相贴合，质量块前表面及后表面与摩擦箱体内壁部分贴合，摩擦箱体的左端面上固定有左侧固定板，摩擦箱体的右端面上固定有右侧固定板，其中，第一组SMA丝中各SMA丝的一端与质量块的左侧面相连接，第一组SMA丝中各SMA丝的另一端与摩擦箱体左端的内壁相连接；第二组SMA丝中各SMA丝的一端与质量块的右侧面相连接，第二组SMA丝中各SMA丝的另一端与摩擦箱体右端的内壁相连接，连接杆的端部穿过左侧固定板***于摩擦箱体内后固定于质量块的左侧面上，右侧固定板上固定有耳板；
由中间到两边，摩擦箱体内壁的粗糙程度逐渐增大。
摩擦箱体由上弧面摩擦板、下弧面摩擦板、后侧面摩擦板、前侧面摩擦板、左侧端板及右侧端板组成，其中，质量块的上表面与上弧面摩擦板的内壁相贴合；质量块的下表面与下弧面摩擦板的内壁相贴合；质量块的前表面与前侧面摩擦板的内壁部分贴合；质量块的后表面与后侧面摩擦板的内壁部分贴合。
耳板固定于右侧固定板的中心位置处。
质量块由滑块及粘接于滑块表面上的橡胶弹簧组成，其中，橡胶弹簧与摩擦箱体的内壁相贴合。
若干第一调节螺栓穿过左侧固定板及摩擦箱体的左端面将左侧固定板固定于摩擦箱体上；第二调节螺栓穿过右侧固定板及摩擦箱体的右端面将右侧固定板固定于摩擦箱体上。
第一组SMA丝中各SMA丝的左端固定于第一调节螺栓上；第二组SMA丝中各SMA丝的右端固定于第二调节螺栓上，且第一组SMA丝中SMA丝的数目为四根，第二组SMA丝中SMA丝的数目为四根，第一组SMA丝中的四根SMA丝分别固定于滑块左侧面的四个角的位置；第二组SMA丝中的四根SMA丝分别固定于滑块右侧面的四个角的位置。
左侧固定板的中间位置处设置有用于供连接杆穿过的孔洞，其中，孔洞的直径比连接杆的直径大1-2mm。
橡胶弹簧为变截面结构，滑块与橡胶弹簧的粘结面为凹凸面结构；
上弧面摩擦板的内壁、下弧面摩擦板的内壁、前侧面摩擦板的内壁及后侧面摩擦板的内壁依次分为若干摩擦区域，且由中间向两边各摩擦区域的粗糙程度依次增大。
连接杆的端部与质量块左侧面的中心位置相连接。
初始状态下，橡胶弹簧表面与上弧面摩擦板内壁及下弧面摩擦板内壁的曲率相同。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的带SMA丝的自复位弧面变摩擦阻尼器在具体操作时，将连接杆及耳板与外部结构相连接，在受到地震作用时，连接杆受力，连接杆带动质量块移动，当外界作用力大于质量块与摩擦板之间的静摩擦力时，质量块发生滑动，质量块与摩擦板之间产生滑动摩擦力，从而消耗一部分能量，由于SMA丝具有超弹性，无论质量块向左移动或向右移动均有一组SMA丝受拉，可消耗另一部分能量，由于SMA丝常温下为奥氏体，产生拉力时引起相变，表现出相变伪弹性效应，在地震作用之后，立即产生逆相变，恢复至原样，从而带动质量块回复至初始位置，进而使得本发明产生变形后能够自动恢复到原样。另外，由中间到两边，摩擦箱体内壁的粗糙程度逐渐增大，随着质量块位移的增大，质量块与摩擦箱体内壁之间的摩擦力逐渐增大，以适应不同强度等级的地震，构造简单，价格低廉，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为发明的主视图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明的左视图；
图4为本发明的右视图；
图5为图1中A-A方向的剖面图；
图6为图1中B-B方向的剖面图；
图7为本发明中的摩擦箱体456内壁条纹的细节图。
其中，1为连接杆、21为左侧固定板、22为右侧固定板、31为第一调节螺栓、32为第二调节螺栓、41为左侧端板、42为右侧端板、51为上弧面摩擦板、52为下弧面摩擦板、61为前侧面摩擦板、62为后侧面摩擦板、456为摩擦箱体、7为SMA丝、8为滑块、9为橡胶弹簧、10为耳板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1及图2，本发明所述的带SMA丝的自复位弧面变摩擦阻尼器包括摩擦箱体456、质量块、第一组SMA丝7、第二组SMA丝7及连接杆1；质量块位于摩擦箱体456内，且质量块的上表面、下表面与摩擦箱体456的内壁相贴合，质量块前表面及后表面与摩擦箱体456内壁部分贴合，摩擦箱体456的左端面上固定有左侧固定板21，摩擦箱体456的右端面上固定有右侧固定板22，其中，第一组SMA丝7中各SMA丝7的一端与质量块的左侧面相连接，第一组SMA丝7中各SMA丝7的另一端与摩擦箱体456左端的内壁相连接；第二组SMA丝7中各SMA丝7的一端与质量块的右侧面相连接，第二组SMA丝7中各SMA丝7的另一端与摩擦箱体456右端的内壁相连接，连接杆1的端部穿过左侧固定板21***于摩擦箱体456内后固定于质量块的左侧面上，右侧固定板22上固定有耳板10；由中间到两边，摩擦箱体456内壁的粗糙程度逐渐增大，其中，耳板10固定于右侧固定板22的中心位置处。初始状态下，橡胶弹簧9表面与上弧面摩擦板51内壁及下弧面摩擦板52内壁的曲率相同；连接杆1的端部与质量块左侧面的中心位置相连接。
摩擦箱体456由上弧面摩擦板51、下弧面摩擦板52、后侧面摩擦板62、前侧面摩擦板61、左侧端板41及右侧端板42组成，其中，质量块的上表面与上弧面摩擦板51的内壁相贴合；质量块的下表面与下弧面摩擦板52的内壁相贴合；质量块的前表面与前侧面摩擦板61的内壁部分贴合；质量块的后表面与后侧面摩擦板62的内壁部分贴合。
质量块由滑块8及粘接于滑块8表面上的橡胶弹簧9组成，其中，橡胶弹簧9与摩擦箱体456的内壁相贴合；若干第一调节螺栓31穿过左侧固定板21及摩擦箱体456的左端面将左侧固定板21固定于摩擦箱体456上；第二调节螺栓32穿过右侧固定板22及摩擦箱体456的右端面将右侧固定板22固定于摩擦箱体456上。其中，第一组SMA丝7中各SMA丝7的左端固定于第一调节螺栓31上；第二组SMA丝7中各SMA丝7的右端固定于第二调节螺栓32上，且第一组SMA丝7中SMA丝7的数目为四根，第二组SMA丝7中SMA丝7的数目为四根，第一组SMA丝7中的四根SMA丝7分别固定于滑块8左侧面的四个角的位置；第二组SMA丝7中的四根SMA丝7分别固定于滑块8右侧面的四个角的位置。
左侧固定板21的中间位置处设置有用于供连接杆1穿过的孔洞，其中，孔洞的直径比连接杆1的直径大1-2mm；橡胶弹簧9为变截面结构，滑块8与橡胶弹簧9的粘结面为凹凸面结构；上弧面摩擦板51的内壁、下弧面摩擦板52的内壁、前侧面摩擦板61的内壁及后侧面摩擦板62的内壁依次分为若干摩擦区域，且由中间向两边各摩擦区域的粗糙程度依次增大。
在使用时，将连接杆1及耳板10于外部结构连接，当承受外部作用力时，质量块在连接杆1的作用下在摩擦箱体456内移动，其中，质量块受连接杆1拉力发生的位移越大，则摩擦箱体456中上弧面摩擦板51及下弧面摩擦板52会对橡胶弹簧9产生的压力及摩擦力就越大，以消耗能量；所述橡胶弹簧9为变截面体结构，突出部位与前侧面摩擦板61及后侧面摩擦板62充分接触，以产生滑动摩擦力。
滑块8与橡胶弹簧9的粘结面为凹凸面结构，以增大两者之间粘结的面积，同时增大咬合力，以提高两者的整体性，另外，橡胶弹簧9与滑块8之间通过工业胶水粘接，整体性较好。
参考图5及图7，另外，需要说明的是，由中间向两边各摩擦区域的粗糙程度依次增大，随着质量块位移的增大，质量块与摩擦箱体456内壁的摩擦力逐渐增大，以适应不同震级的地震，在实际操作时，通过改变各摩擦区域上条纹的形状，以改变各摩擦区域的粗糙程度。
由于SMA丝7常温下为奥氏体，产生拉力时引起相变，表现出相变伪弹性效应，在地震作用之后，立即产生逆相变，恢复至原样，从而带动质量块回复至初始位置，进而使得本发明产生变形后能够自动恢复到原样。

Claims (10)

1.一种带SMA丝的自复位弧面变摩擦阻尼器，其特征在于，包括摩擦箱体(456)、质量块、第一组SMA丝(7)、第二组SMA丝(7)及连接杆(1)；
质量块位于摩擦箱体(456)内，且质量块的上表面、下表面与摩擦箱体(456)的内壁相贴合，质量块前表面及后表面与摩擦箱体(456)内壁部分贴合，摩擦箱体(456)的左端面上固定有左侧固定板(21)，摩擦箱体(456)的右端面上固定有右侧固定板(22)，其中，第一组SMA丝(7)中各SMA丝(7)的一端与质量块的左侧面相连接，第一组SMA丝(7)中各SMA丝(7)的另一端与摩擦箱体(456)左端的内壁相连接；第二组SMA丝(7)中各SMA丝(7)的一端与质量块的右侧面相连接，第二组SMA丝(7)中各SMA丝(7)的另一端与摩擦箱体(456)右端的内壁相连接，连接杆(1)的端部穿过左侧固定板(21)***于摩擦箱体(456)内后固定于质量块的左侧面上，右侧固定板(22)上固定有耳板(10)；
由中间到两边，摩擦箱体(456)内壁的粗糙程度逐渐增大。
2.根据权利要求1所述的带SMA丝的自复位弧面变摩擦阻尼器，其特征在于，摩擦箱体(456)由上弧面摩擦板(51)、下弧面摩擦板(52)、后侧面摩擦板62)、前侧面摩擦板(61)、左侧端板(41)及右侧端板(42)组成，其中，质量块的上表面与上弧面摩擦板(51)的内壁相贴合；质量块的下表面与下弧面摩擦板(52)的内壁相贴合；质量块的前表面与前侧面摩擦板(61)的内壁部分贴合；质量块的后表面与后侧面摩擦板(62)的内壁部分贴合。
3.根据权利要求1所述的带SMA丝的自复位弧面变摩擦阻尼器，其特征在于，耳板(10)固定于右侧固定板(22)的中心位置处。
4.根据权利要求2所述的带SMA丝的自复位弧面变摩擦阻尼器，其特征在于，质量块由滑块(8)及粘接于滑块(8)表面上的橡胶弹簧(9)组成，其中，橡胶弹簧(9)与摩擦箱体(456)的内壁相贴合。
5.根据权利要求4所述的带SMA丝的自复位弧面变摩擦阻尼器，其特征在于，第一调节螺栓(31)穿过左侧固定板(21)及摩擦箱体(456)的左端面将左侧固定板(21)固定于摩擦箱体(456)上；第二调节螺栓(32)穿过右侧固定板(22)及摩擦箱体(456)的右端面将右侧固定板(22)固定于摩擦箱体(456)上。
6.根据权利要求5所述的带SMA丝的自复位弧面变摩擦阻尼器，其特征在于，第一组SMA丝(7)中各SMA丝(7)的左端固定于第一调节螺栓(31)上；第二组SMA丝(7)中各SMA丝(7)的右端固定于第二调节螺栓(32)上，且第一组SMA丝(7)中SMA丝(7)的数目为四根，第二组SMA丝(7)中SMA丝(7)的数目为四根，第一组SMA丝(7)中的四根SMA丝(7)分别固定于滑块(8)左侧面的四个角的位置；第二组SMA丝(7)中的四根SMA丝(7)分别固定于滑块(8)右侧面的四个角的位置。
7.根据权利要求1所述的带SMA丝的自复位弧面变摩擦阻尼器，其特征在于，左侧固定板(21)的中间位置处设置有用于供连接杆(1)穿过的孔洞，其中，孔洞的直径比连接杆(1)的直径大1-2mm。
8.根据权利要求4所述的带SMA丝的自复位弧面变摩擦阻尼器，其特征在于，橡胶弹簧(9)为变截面结构，滑块(8)与橡胶弹簧(9)的粘结面为凹凸面结构；
上弧面摩擦板(51)的内壁、下弧面摩擦板(52)的内壁、前侧面摩擦板(61)的内壁及后侧面摩擦板(62)的内壁依次分为若干摩擦区域，且由中间向两边各摩擦区域的粗糙程度依次增大。
9.根据权利要求1所述的带SMA丝的自复位弧面变摩擦阻尼器，其特征在于，连接杆(1)的端部与质量块左侧面的中心位置相连接。
10.根据权利要求4所述的带SMA丝的自复位弧面变摩擦阻尼器，其特征在于，初始状态下，橡胶弹簧(9)表面与上弧面摩擦板(51)内壁及下弧面摩擦板(52)内壁的曲率相同。
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