多向六圆台筒形状记忆合金阻尼器.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110318312.3

申请日:

2011.10.19

公开号:

CN102505768A

公开日:

2012.06.20

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):E04B 1/98申请日:20111019授权公告日:20131016终止日期:20161019|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):E04B 1/98申请日:20111019|||公开

IPC分类号:

E04B1/98

主分类号:

E04B1/98

申请人:

沈阳建筑大学

发明人:

汪青杰; 张延年; 郑怡

地址:

110168 辽宁省沈阳市浑南新区浑南东路9号沈阳建筑大学

优先权:

专利代理机构:

沈阳杰克知识产权代理有限公司 21207

代理人:

李宇彤

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内容摘要

本发明是一种多向六圆台筒形状记忆合金阻尼器,属于建筑结构和机械工程技术领域。它包括超弹性形状记忆合金丝、圆台筒体内固定板、支撑板、外固定板,两个圆台筒体内固定板上分别有8个均匀分布在圆台筒体中部的孔,其中一个圆台筒体内固定板焊接在中分隔板上,8个超弹性形状记忆合金丝安装在圆台筒体内固定板上,加调节螺母;在上、下连接端板开孔,其中1个端板焊接在圆台筒体支撑板和圆台筒体外固定板上。当上端板、下端板相对运动时,6个圆台筒会产生相对位移,16组超弹性形状记忆合金丝部分伸长和部分缩短地交替变化,提供稳定的阻尼力并消耗大量的能量,从而抑制结构或构件的振动,建筑结构起到很好的保护作用。

权利要求书

1: 一种多向六圆台筒形状记忆合金阻尼器, 是由超弹性形状记忆合金丝、 圆台筒体内 固定板、 圆台筒体支撑板、 圆形水平支撑板、 圆台筒体外固定板、 中分隔板、 下连接端板、 上 连接端板、 内固定板锁紧螺母、 外固定板锁紧螺母、 调节螺杆、 调节螺母、 内固定板螺孔、 外 固定板螺孔和连接端板螺孔组成, 其特征在于 : 在 2 个圆台筒体内固定板 (2) 上分别有 8 个孔, 孔均匀分布在圆台筒体中部 ; 将其中一个圆台筒体内固定板 (2) 焊接在中分隔板 (6) 上, 将 8 个超弹性形状记忆合金丝 (1) 安装在圆台筒体内固定板 (2) 上, 采用内固定板锁紧 螺母 (9) 固定 ; 焊接圆形水平支撑板 (4) , 确定外固定板锁紧螺母 (10) 的位置, 分别将超弹 性形状记忆合金丝 (1) 穿过圆台筒体外固定板 (5) , 安装调节螺母 (12) , 将圆台筒体支撑板 (3) 分别焊接在圆形水平支撑板 (4) 和圆台筒体外固定板 (5) 上; 在下连接端板 (7) 和上连 接端板 (8) 开孔, 将其中一个端板焊接在圆台筒体支撑板 (3) 和圆台筒体外固定板 (5) 上, 另一侧重复以上操作, 最后对调节螺母 (12) 进行调节。

说明书


多向六圆台筒形状记忆合金阻尼器

    技术领域 本发明一种建筑结构震动控制装置, 特别是涉及一种建筑结构震动控制的建筑用 多向六圆台筒形状记忆合金阻尼器。
     背景技术 金属屈服阻尼器 (metallic yielding damper) 是用软钢或其它软金属材料做成 的各种形式的阻尼耗能器。金属屈服后具有良好的滞回性能, 利用某些金属具有的弹塑性 滞回变形耗能, 包括软钢阻尼器、 铅阻尼器和形状记忆合金 (shape memory alloys, 简称 SMA) 阻尼器等。它对结构进行振动控制的机理是将结构振动的部分能量通过金属的屈服 滞回耗能耗散掉, 从而达到减小结构反应的目的。SMA 是应用较为广泛的智能材料之一, 在 高于奥氏体相变结束温度时加卸载, 可以提供饱满的滞回曲线并且卸载后没有残余变形, 这就是相变伪弹性。美国 California 的 Robert 等于 1994 年研制出一种 SMA( 形状记忆 合金 ) 中心引线型阻尼器。由于智能材料在材料性质上有着普通材料所无法比拟的优点, 将其应用到结构振动控制领域会获得优异的控制效果, 这也是近年来土木工程中的研究热 点。SMA 还具有良好的抗疲劳和耐腐蚀性能, 加之金属的耐久性和免维护性, 所以是土木工 程结构振动控制的理想材料。
     全金属阻尼器具有可恢复变形大、 阻尼能力强以及耐久性、 抗腐蚀性、 抗疲劳性能 好、 工作温度范围大和维护费用低等优点。 工程结构在地震、 风或机械振动等作用下的反应 是随机的, 无论是从理论分析还是震害现象看, 地震地面运动和结构反应都是多维的。 中国 专利号 03111064.9 公开了一种名称为 “锥形形状记忆合金阻尼器” 发明专利, 中国专利号 200610200568.3 公开了一种名称为 “混合型形状记忆合金阻尼器” 的发明专利 ; 中国专利 号 200710010925.4 公开了一种名称为 “自复位超弹性形状记忆合金阻尼器” 的发明专利 ; 中国专利号 200910011071.0 公开了一种名称为 “抗扭转自复位铅芯形状记忆合金阻尼器” 的发明专利 ; 它们都是单一方向的, 或是仅仅能够控制水平方向, 并且本身不易实现工程结 构的地震、 风或机械振动等的控制。
     发明内容 本发明的目的在于提供一种多向六圆台筒形状记忆合金阻尼器, 主要为了实现对 结构的任意水平方向和竖向地震、 风或机械振动的耗能控制, 又兼有水平、 竖直和扭转的自 动复位功能, 既节省材料, 又能充分发挥材料的作用。它包括超弹性形状记忆合金丝、 圆台 筒体内固定板、 圆台筒体支撑板、 圆形水平支撑板、 圆台筒体外固定板、 中分隔板、 下连接端 板、 上连接端板、 内固定板锁紧螺母、 外固定板锁紧螺母、 调节螺杆、 调节螺母、 内固定板螺 孔、 外固定板螺孔和连接端板螺孔, 其特征在于 : 在 2 个圆台筒体内固定板上分别有 8 个孔, 孔均匀分布在圆台筒体中部 ; 将其中 1 个圆台筒体内固定板焊接在中分隔板上, 将 8 个超弹 性形状记忆合金丝安装在圆台筒体内固定板上, 采用内固定板锁紧螺母固定 ; 焊接圆形水 平支撑板, 确定外固定板锁紧螺母的位置, 分别将超弹性形状记忆合金丝穿过圆台筒体外
     固定板, 安装调节螺母, 将圆台筒体支撑板分别焊接在圆形水平支撑板和圆台筒体外固定 板上 ; 在下连接端板和上连接端板开孔, 将其中 1 个端板焊接在圆台筒体支撑板和圆台筒 体外固定板上。另一侧重复以上操作, 最后对调节螺母进行调节。当上端板、 下端板受到水 平方向相对运动时, 6 个圆台筒会产生相对位移, 这样, 16 组超弹性形状记忆合金丝部分伸 长和部分缩短地交替变化, 提供稳定的阻尼力并消耗大量的能量, 从而抑制结构或构件水 平任意方向的振动。
     当上端板、 下端板受到竖直方向相对运动时, 6 个圆台筒会产生相对位移, 16 组超 弹性形状记忆合金丝同样部分伸长和部分缩短地交替变化, 提供稳定的阻尼力并消耗大量 的能量, 从而抑制结构或构件竖直方向的振动。
     当上端板、 下端板受到相对扭转运动时, 6 个圆台筒会产生相对位移, 16 组超弹性 形状记忆合金丝同样部分伸长和部分缩短地交替变化, 提供稳定的阻尼力并消耗大量的能 量, 从而抑制结构或构件竖直方向的振动。
     无论是上端板、 下端板的相对水平运动、 竖向运动, 还是上端板、 下端板的相对扭 转运动, 多向六圆台筒形状记忆合金阻尼器都能提供稳定的阻尼力及自动复位功能。
     在遇到地震、 风振或机械振动时, 利用多向六圆台筒形状记忆合金阻尼器能够减 少建筑结构的地震反应, 对建筑结构起到很好的保护作用。
     本发明的效果和优点是能够充分利用形状记忆合金, 可恢复变形大、 阻尼能力强 以及耐久性、 抗腐蚀性、 抗疲劳性能好、 工作温度范围大和维护费用低等 ; 不仅能够对任意 水平方向的风振和地震进行耗能减震, 又能对竖直方向的风振和地震进行耗能减震, 同时 又具有水平、 竖直和扭转的自动复位功能。 在遇到地震和风振时, 利用多向六圆台筒形状记 忆合金阻尼器能够减少建筑结构的地震反应, 对建筑结构起到很好的保护作用。 附图说明
     图 1 为本发明多向六圆台筒形状记忆合金阻尼器平面示意图。
     图 2 为图 1 的Ⅰ - Ⅰ剖面图示意图。
     图中 : 1 为超弹性形状记忆合金丝 ; 2 为圆台筒体内固定板 ; 3 为圆台筒体支撑板 ; 4 为圆形水平支撑板 ; 5 为圆台筒体外固定板 ; 6 为中分隔板 ; 7 为下连接端板 ; 8 为上连接端 板; 9 为内固定板锁紧螺母 ; 10 为外固定板锁紧螺母 ; 11 为调节螺杆 ; 12 为调节螺母 ; 13 为 内固定板螺孔 ; 14 为外固定板螺孔 ; 15 为连接端板螺孔。 具体实施方式
     下面结合技术方案和参照附图对本发明进行详细说明。
     本发明提出的多向六圆台筒形状记忆合金阻尼器如图 1、 图 2 所示。
     整个装置主要由超弹性形状记忆合金丝 1、 圆台筒体内固定板 2、 圆台筒体支撑板 3、 圆形水平支撑板 4、 圆台筒体外固定板 5、 中分隔板 6、 下连接端板 7、 上连接端板 8、 内固定 板锁紧螺母 9、 外固定板锁紧螺母 10、 调节螺杆 11、 调节螺母 12、 内固定板螺孔 13、 外固定板 螺孔 14 和连接端板螺孔 15 等组成。
     首先根据实际工程确定各部件材性和尺寸等。分别在 2 个圆台筒体内固定板 2 上 开 8 个孔, 孔均匀分布在圆台筒体中部 ; 将其中 1 个圆台筒体内固定板 2 焊接在中分隔板 6上, 将 8 个超弹性形状记忆合金丝 1 安装在圆台筒体内固定板 2 上, 采用内固定板锁紧螺母 9 固定 ; 焊接圆形水平支撑板 4, 确定外固定板锁紧螺母 10 的位置, 分别将超弹性形状记忆 合金丝 1 穿过圆台筒体外固定板 5, 安装调节螺母 12, 将圆台筒体支撑板 3 分别焊接在圆形 水平支撑板 4 和圆台筒体外固定板 5 上 ; 在下连接端板 7 和上连接端板 8 开孔, 将其中 1 个 端板焊接在圆台筒体支撑板 3 和圆台筒体外固定板 5 上。另一侧重复以上操作, 最后对调 节螺母 12 进行调节。

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1、10申请公布号CN102505768A43申请公布日20120620CN102505768ACN102505768A21申请号201110318312322申请日20111019E04B1/9820060171申请人沈阳建筑大学地址110168辽宁省沈阳市浑南新区浑南东路9号沈阳建筑大学72发明人汪青杰张延年郑怡74专利代理机构沈阳杰克知识产权代理有限公司21207代理人李宇彤54发明名称多向六圆台筒形状记忆合金阻尼器57摘要本发明是一种多向六圆台筒形状记忆合金阻尼器,属于建筑结构和机械工程技术领域。它包括超弹性形状记忆合金丝、圆台筒体内固定板、支撑板、外固定板,两个圆台筒体内固定板上分别有8。

2、个均匀分布在圆台筒体中部的孔,其中一个圆台筒体内固定板焊接在中分隔板上,8个超弹性形状记忆合金丝安装在圆台筒体内固定板上,加调节螺母;在上、下连接端板开孔,其中1个端板焊接在圆台筒体支撑板和圆台筒体外固定板上。当上端板、下端板相对运动时,6个圆台筒会产生相对位移,16组超弹性形状记忆合金丝部分伸长和部分缩短地交替变化,提供稳定的阻尼力并消耗大量的能量,从而抑制结构或构件的振动,建筑结构起到很好的保护作用。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页1/1页21一种多向六圆台筒形状记忆合金阻尼器,是由超弹性形状记忆。

3、合金丝、圆台筒体内固定板、圆台筒体支撑板、圆形水平支撑板、圆台筒体外固定板、中分隔板、下连接端板、上连接端板、内固定板锁紧螺母、外固定板锁紧螺母、调节螺杆、调节螺母、内固定板螺孔、外固定板螺孔和连接端板螺孔组成,其特征在于在2个圆台筒体内固定板(2)上分别有8个孔,孔均匀分布在圆台筒体中部;将其中一个圆台筒体内固定板(2)焊接在中分隔板(6)上,将8个超弹性形状记忆合金丝(1)安装在圆台筒体内固定板(2)上,采用内固定板锁紧螺母(9)固定;焊接圆形水平支撑板(4),确定外固定板锁紧螺母(10)的位置,分别将超弹性形状记忆合金丝(1)穿过圆台筒体外固定板(5),安装调节螺母(12),将圆台筒体支。

4、撑板(3)分别焊接在圆形水平支撑板(4)和圆台筒体外固定板(5)上;在下连接端板(7)和上连接端板(8)开孔,将其中一个端板焊接在圆台筒体支撑板(3)和圆台筒体外固定板(5)上,另一侧重复以上操作,最后对调节螺母(12)进行调节。权利要求书CN102505768A1/3页3多向六圆台筒形状记忆合金阻尼器技术领域0001本发明一种建筑结构震动控制装置,特别是涉及一种建筑结构震动控制的建筑用多向六圆台筒形状记忆合金阻尼器。背景技术0002金属屈服阻尼器METALLICYIELDINGDAMPER是用软钢或其它软金属材料做成的各种形式的阻尼耗能器。金属屈服后具有良好的滞回性能,利用某些金属具有的弹塑。

5、性滞回变形耗能,包括软钢阻尼器、铅阻尼器和形状记忆合金SHAPEMEMORYALLOYS,简称SMA阻尼器等。它对结构进行振动控制的机理是将结构振动的部分能量通过金属的屈服滞回耗能耗散掉,从而达到减小结构反应的目的。SMA是应用较为广泛的智能材料之一,在高于奥氏体相变结束温度时加卸载,可以提供饱满的滞回曲线并且卸载后没有残余变形,这就是相变伪弹性。美国CALIFORNIA的ROBERT等于1994年研制出一种SMA形状记忆合金中心引线型阻尼器。由于智能材料在材料性质上有着普通材料所无法比拟的优点,将其应用到结构振动控制领域会获得优异的控制效果,这也是近年来土木工程中的研究热点。SMA还具有良好。

6、的抗疲劳和耐腐蚀性能,加之金属的耐久性和免维护性,所以是土木工程结构振动控制的理想材料。0003全金属阻尼器具有可恢复变形大、阻尼能力强以及耐久性、抗腐蚀性、抗疲劳性能好、工作温度范围大和维护费用低等优点。工程结构在地震、风或机械振动等作用下的反应是随机的,无论是从理论分析还是震害现象看,地震地面运动和结构反应都是多维的。中国专利号031110649公开了一种名称为“锥形形状记忆合金阻尼器”发明专利,中国专利号2006102005683公开了一种名称为“混合型形状记忆合金阻尼器”的发明专利;中国专利号2007100109254公开了一种名称为“自复位超弹性形状记忆合金阻尼器”的发明专利;中国专。

7、利号2009100110710公开了一种名称为“抗扭转自复位铅芯形状记忆合金阻尼器”的发明专利;它们都是单一方向的,或是仅仅能够控制水平方向,并且本身不易实现工程结构的地震、风或机械振动等的控制。发明内容0004本发明的目的在于提供一种多向六圆台筒形状记忆合金阻尼器,主要为了实现对结构的任意水平方向和竖向地震、风或机械振动的耗能控制,又兼有水平、竖直和扭转的自动复位功能,既节省材料,又能充分发挥材料的作用。它包括超弹性形状记忆合金丝、圆台筒体内固定板、圆台筒体支撑板、圆形水平支撑板、圆台筒体外固定板、中分隔板、下连接端板、上连接端板、内固定板锁紧螺母、外固定板锁紧螺母、调节螺杆、调节螺母、内固。

8、定板螺孔、外固定板螺孔和连接端板螺孔,其特征在于在2个圆台筒体内固定板上分别有8个孔,孔均匀分布在圆台筒体中部;将其中1个圆台筒体内固定板焊接在中分隔板上,将8个超弹性形状记忆合金丝安装在圆台筒体内固定板上,采用内固定板锁紧螺母固定;焊接圆形水平支撑板,确定外固定板锁紧螺母的位置,分别将超弹性形状记忆合金丝穿过圆台筒体外说明书CN102505768A2/3页4固定板,安装调节螺母,将圆台筒体支撑板分别焊接在圆形水平支撑板和圆台筒体外固定板上;在下连接端板和上连接端板开孔,将其中1个端板焊接在圆台筒体支撑板和圆台筒体外固定板上。另一侧重复以上操作,最后对调节螺母进行调节。当上端板、下端板受到水平。

9、方向相对运动时,6个圆台筒会产生相对位移,这样,16组超弹性形状记忆合金丝部分伸长和部分缩短地交替变化,提供稳定的阻尼力并消耗大量的能量,从而抑制结构或构件水平任意方向的振动。0005当上端板、下端板受到竖直方向相对运动时,6个圆台筒会产生相对位移,16组超弹性形状记忆合金丝同样部分伸长和部分缩短地交替变化,提供稳定的阻尼力并消耗大量的能量,从而抑制结构或构件竖直方向的振动。0006当上端板、下端板受到相对扭转运动时,6个圆台筒会产生相对位移,16组超弹性形状记忆合金丝同样部分伸长和部分缩短地交替变化,提供稳定的阻尼力并消耗大量的能量,从而抑制结构或构件竖直方向的振动。0007无论是上端板、下。

10、端板的相对水平运动、竖向运动,还是上端板、下端板的相对扭转运动,多向六圆台筒形状记忆合金阻尼器都能提供稳定的阻尼力及自动复位功能。0008在遇到地震、风振或机械振动时,利用多向六圆台筒形状记忆合金阻尼器能够减少建筑结构的地震反应,对建筑结构起到很好的保护作用。0009本发明的效果和优点是能够充分利用形状记忆合金,可恢复变形大、阻尼能力强以及耐久性、抗腐蚀性、抗疲劳性能好、工作温度范围大和维护费用低等;不仅能够对任意水平方向的风振和地震进行耗能减震,又能对竖直方向的风振和地震进行耗能减震,同时又具有水平、竖直和扭转的自动复位功能。在遇到地震和风振时,利用多向六圆台筒形状记忆合金阻尼器能够减少建筑。

11、结构的地震反应,对建筑结构起到很好的保护作用。附图说明0010图1为本发明多向六圆台筒形状记忆合金阻尼器平面示意图。0011图2为图1的剖面图示意图。0012图中1为超弹性形状记忆合金丝;2为圆台筒体内固定板;3为圆台筒体支撑板;4为圆形水平支撑板;5为圆台筒体外固定板;6为中分隔板;7为下连接端板;8为上连接端板;9为内固定板锁紧螺母;10为外固定板锁紧螺母;11为调节螺杆;12为调节螺母;13为内固定板螺孔;14为外固定板螺孔;15为连接端板螺孔。具体实施方式0013下面结合技术方案和参照附图对本发明进行详细说明。0014本发明提出的多向六圆台筒形状记忆合金阻尼器如图1、图2所示。0015。

12、整个装置主要由超弹性形状记忆合金丝1、圆台筒体内固定板2、圆台筒体支撑板3、圆形水平支撑板4、圆台筒体外固定板5、中分隔板6、下连接端板7、上连接端板8、内固定板锁紧螺母9、外固定板锁紧螺母10、调节螺杆11、调节螺母12、内固定板螺孔13、外固定板螺孔14和连接端板螺孔15等组成。0016首先根据实际工程确定各部件材性和尺寸等。分别在2个圆台筒体内固定板2上开8个孔,孔均匀分布在圆台筒体中部;将其中1个圆台筒体内固定板2焊接在中分隔板6说明书CN102505768A3/3页5上,将8个超弹性形状记忆合金丝1安装在圆台筒体内固定板2上,采用内固定板锁紧螺母9固定;焊接圆形水平支撑板4,确定外固定板锁紧螺母10的位置,分别将超弹性形状记忆合金丝1穿过圆台筒体外固定板5,安装调节螺母12,将圆台筒体支撑板3分别焊接在圆形水平支撑板4和圆台筒体外固定板5上;在下连接端板7和上连接端板8开孔,将其中1个端板焊接在圆台筒体支撑板3和圆台筒体外固定板5上。另一侧重复以上操作,最后对调节螺母12进行调节。说明书CN102505768A1/1页6图1图2说明书附图CN102505768A。

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