專利名稱：抗扭轉(zhuǎn)自復(fù)位鉛芯形狀記憶合金阻尼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程及機械工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種抗扭轉(zhuǎn)自復(fù)位鉛芯 形狀記憶合金阻尼器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的抗震設(shè)計是通過增強建筑物本身的剛度來來抵御地震作用，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)防標準，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，很可能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。被動耗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耗能器 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，摩擦阻尼器 在長期使用時的可靠性，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重，特別是復(fù)雜體 型的高層建筑。它一旦破壞，將造成巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。從國內(nèi)外實 際震害經(jīng)驗可以得出，地震時引起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動的原因 一是由于地面質(zhì) 點間運動的差別，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。在機械工程領(lǐng)域，扭轉(zhuǎn)振動更是非常常見。但 目前研制開發(fā)的阻尼器，通常僅具有單一方向的耗能減振能力，本身不易實現(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)、超彈性和高阻尼 特性。利用形狀記憶合金的超彈性特性制作的被動耗能阻尼器可以克服上述問 題。這類阻尼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。但現(xiàn)有的形狀記憶合金阻尼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)位能力的阻 尼器對土木工程結(jié)構(gòu)抵御地震災(zāi)害及機械工程減小扭轉(zhuǎn)振動都具有重要的現(xiàn)實 意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種抗扭轉(zhuǎn)自復(fù)位鉛芯形狀記憶合金阻尼器，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。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
抗扭轉(zhuǎn)自復(fù)位鉛芯形狀記憶合金阻尼器，主要由形狀記憶合金筒、形狀記 憶合金擠壓珠、形狀記憶合金法蘭和鉛芯組成。主要技術(shù)方案為八組形狀記 憶合金擠壓珠沿形狀記憶合金筒的筒周徑向?qū)ΨQ布置，每組含有四個擠壓珠， 擠壓珠從上法蘭到下法蘭均勻布置，擠壓珠的直徑為兩相鄰擠壓珠中心間距的 一半；通過上法蘭的灌鉛孔將形狀記憶合金筒內(nèi)灌滿鉛，并密封好，然后通過 法蘭上的螺栓將阻尼器固定于需要進行扭轉(zhuǎn)控制的部位。
當上、下法蘭發(fā)生相對扭轉(zhuǎn)運動時，形狀記憶合金筒耗能、鉛芯本身耗能、 擠壓珠與擠壓鉛芯耗能，這三部分將共同提供強大的抗扭轉(zhuǎn)耗能能力，以抑制 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件平面內(nèi)扭轉(zhuǎn)方向的振動。此外，當上下法蘭發(fā)生豎向運動時，形狀記憶合金筒將處于拉伸狀態(tài)，因此該阻尼器又具有提供豎向振動阻尼的作用； 當扭轉(zhuǎn)振動結(jié)束時，該形狀記憶合金阻尼器將會自動恢復(fù)到初始位置，鉛芯的 再結(jié)晶溫度低于室溫，被擠壓的鉛能很快恢復(fù)到原始狀態(tài)。
本發(fā)明的效果和益處體現(xiàn)在克服了其他類阻尼器殘余變形、耐久性差、僅 具有單一方向的減振能力以及耗能能力有限等缺點，突出優(yōu)點是將超彈性形狀 記憶合金筒和鉛芯混合使用，大幅提高了阻尼器的耗能能力；該阻尼器的表現(xiàn) 在平面內(nèi)具有抗扭轉(zhuǎn)耗能減振能力，同時兼有豎向振動阻尼及復(fù)位功能。該阻 尼器可恢復(fù)變形大、具有較好的抗腐蝕、抗疲勞性，且維護費用低、構(gòu)造簡單、 安裝方便。抗扭轉(zhuǎn)自復(fù)位鉛芯形狀記憶合金阻尼器使得抗震設(shè)計過程更為方便、 實用，將會廣泛的應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計領(lǐng)域。


圖1是抗扭轉(zhuǎn)自復(fù)位鉛芯形狀記憶合金阻尼器的透視圖。 圖2是抗扭轉(zhuǎn)自復(fù)位鉛芯形狀記憶合金阻尼器的俯視圖。 圖3是圖2中抗扭轉(zhuǎn)自復(fù)位鉛芯形狀記憶合金阻尼器的A-A剖面圖。
圖中l(wèi).灌鉛孔；2.螺栓孔；3.形狀記憶合金筒壁；4.形狀記憶合金法蘭； 5.形狀記憶合金擠壓珠；6.鉛芯。
具體實施例方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細敘述本發(fā)明的實施步驟。 步驟1.分別在小震和大震作用下，對工程結(jié)構(gòu)進行分析，根據(jù)所要達到的 性能要求，確定阻尼器的尺寸及參數(shù)。
步驟2.加工帶的形狀記憶合擠壓珠5的形狀記憶合金筒3—個、帶螺孔的 形狀記憶合金法蘭盤4兩個，將兩個法蘭牢固的固定在形狀記憶合金筒3的上下口上。
步驟3.通過法蘭上的灌鉛孔1將形狀記憶合金筒3內(nèi)灌滿鉛，然后將灌鉛 孔l牢固的密封好。
步驟4.通過法蘭上的螺孔2將阻尼器所處位置需要進行扭轉(zhuǎn)振動控制的部位。
權(quán)利要求
1.一種抗扭轉(zhuǎn)自復(fù)位鉛芯形狀記憶合金阻尼器，由灌鉛孔(1)、螺栓孔(2)、形狀記憶合金圓筒(3)、形狀記憶合金法蘭(4)、形狀記憶合擠壓珠(5)、鉛芯(6)組成；其特征在于八組形狀記憶合金擠壓珠(5)沿形狀記憶合金圓筒(3)筒周徑向?qū)ΨQ布置，每組含有四個擠壓珠從上法蘭到下法蘭均勻布置；通過灌鉛孔(1)將鉛灌滿形狀記憶合金圓筒(3)，并密閉封好；通過法蘭上的螺栓孔將阻尼器固定在需要進行抗扭轉(zhuǎn)的部位。
全文摘要
一種抗扭轉(zhuǎn)自復(fù)位鉛芯形狀記憶合金阻尼器，由形狀記憶合金筒、形狀記憶合金擠壓珠、形狀記憶合金法蘭和鉛芯組成。其特征在于形狀記憶合金擠壓珠沿形狀記憶合金筒的筒周徑向?qū)ΨQ布置，形狀記憶合金筒內(nèi)灌滿鉛，并通過法蘭將阻尼器固定于需要進行扭轉(zhuǎn)控制的部位；當上、下法蘭發(fā)生相對扭轉(zhuǎn)運動時，形狀記憶合金筒本身耗能、鉛芯本身耗能、擠壓珠擠壓鉛芯耗能，這三部分將共同提供強大的抗扭轉(zhuǎn)耗能能力；當振動結(jié)束時，阻尼器將會自動恢復(fù)到初始位置。本發(fā)明的效果和益處是該阻尼器具有抗扭轉(zhuǎn)耗能能力強、維護費用低、可反復(fù)使用、自復(fù)位、結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單、易于工程安裝等優(yōu)點，同時兼有豎向振動耗能能力，可實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的多維被動控制。
文檔編號E04B1/98GK101514569SQ20091001107
公開日2009年8月26日 申請日期2009年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月5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