本發(fā)明涉及一種建筑結(jié)構(gòu)研究實(shí)驗(yàn)裝置，尤其涉及一種LCD吸振器裝置。

背景技術(shù)：

隨著工程技術(shù)和材料科學(xué)的發(fā)展，高層大樓、高聳塔架結(jié)構(gòu)越來越向輕型化、柔性化發(fā)展。這類柔性結(jié)構(gòu)因?yàn)楣逃蓄l率較低，受風(fēng)荷載影響較大，在風(fēng)荷載作用下，橫向位移和結(jié)構(gòu)內(nèi)力較大，極易引起破壞?，F(xiàn)有技術(shù)有以下幾種：

目前的LCD裝置主要依靠U型管里的液體振蕩耗散能量，傳遞函數(shù)為單峰函數(shù)，減振頻域窄；

有些改進(jìn)的MLCD裝置主要是通過增加附屬裝置來改變系統(tǒng)阻尼，并不改變LCD系統(tǒng)的頻率，減振頻域不變；

通過簡單的增加阻尼的方法改進(jìn)LCD盡管提高能量耗散能力，但減振效果并不能明顯改善。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種LCD吸振器裝置。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：

本發(fā)明包括U型管、彈簧、金屬球和沾滯阻尼器，所述彈簧的一端與所述U型管的內(nèi)壁固定，所述彈簧的另一端與所述金屬球連接，所述金屬球的另一端與所述沾滯阻尼器的一端連接，所述沾滯阻尼器的另一端與所述U型管內(nèi)的另一端內(nèi)壁固定，所述U型管內(nèi)灌裝液體。

進(jìn)一步，所述彈簧、金屬球和沾滯阻尼器均位于所述U型管內(nèi)的中部；所述液體為水。

本發(fā)明計(jì)算方法包括以下步驟：

運(yùn)動(dòng)方程為

式中m_s為結(jié)構(gòu)體的質(zhì)量，ρ為U型管內(nèi)液體的密度，A為U型管橫截面面積，h為系統(tǒng)靜止時(shí)液體高度，b為U形管的水平部分長度，c_s為結(jié)構(gòu)的阻尼，k_s為結(jié)構(gòu)的剛度，k_b為與小球相連彈簧的剛度，x_s為結(jié)構(gòu)的振動(dòng)位移，x_b為小球的振動(dòng)位移，y為液面振動(dòng)高度，F(xiàn)_s為作用在結(jié)構(gòu)上的外力，c_t為液體與U形管摩擦的耗散阻尼系數(shù)，c_b為與小球相連的粘滯阻尼器的阻尼系數(shù)，d_eq為小球與液體摩擦的耗散阻尼系數(shù)，g為重力加速度；

若對(duì)方程(1)-(3)中各物理參數(shù)進(jìn)行如下無量綱化

α＝ρA(2h+b)/m_s,η＝k_b/k_s,β₁＝ω_l/ω_s,β₂＝ω_b/ω_s,

μ＝b/(2h+b),

c_t＝2ρA(2h+b)ξ_lω_l,d_eq＝2ξ_dω_bm_b,c_b＝2ξ_bω_bm_b (4)

則方程(1)-(3)可重寫為

則安裝有本設(shè)計(jì)MLCD的結(jié)構(gòu)響應(yīng)幅值與未安裝的結(jié)構(gòu)響應(yīng)幅值比

在實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)中通過增減液體調(diào)節(jié)β₁，通過設(shè)計(jì)小球的質(zhì)量m_b以及與小球相連彈簧的剛度k_b調(diào)節(jié)β₂和λ，可根據(jù)(8)式求出最佳設(shè)計(jì)。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明是一種LCD吸振器裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明用于高聳結(jié)構(gòu)的減震，保護(hù)高樓或高塔在風(fēng)振和地震中不受破壞。主要在U型管內(nèi)增加一個(gè)彈簧質(zhì)量系統(tǒng)，當(dāng)固定于結(jié)構(gòu)上隨結(jié)構(gòu)橫向振動(dòng)時(shí)，LCD內(nèi)的液體耗散能量，起減振作用，彈簧質(zhì)量系統(tǒng)起吸振作用。其優(yōu)點(diǎn)(1)振動(dòng)的彈簧振子與液體相互摩擦，增加系統(tǒng)的能量耗散能力；(2)設(shè)計(jì)彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的固有頻率與LCD的頻率，使得被保護(hù)結(jié)構(gòu)的傳遞函數(shù)成三波峰函數(shù)，增加了減振頻率范圍；(3)大幅提高吸振減振能力，減小被保護(hù)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)；(4)制造簡單，造價(jià)便宜。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的正視圖；

圖2是本發(fā)明的俯視圖；

圖3是本發(fā)明的工作原理應(yīng)用圖。

圖中：1-U型管、2-彈簧、3-金屬球、4-沾滯阻尼器、5-液體、6-震動(dòng)機(jī)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

如圖1、圖2和圖3所示：本發(fā)明包括U型管、彈簧、金屬球和沾滯阻尼器，所述彈簧的一端與所述U型管的內(nèi)壁固定，所述彈簧的另一端與所述金屬球連接，所述金屬球的另一端與所述沾滯阻尼器的一端連接，所述沾滯阻尼器的另一端與所述U型管內(nèi)的另一端內(nèi)壁固定，所述U型管內(nèi)灌裝液體。

進(jìn)一步，所述彈簧、金屬球和沾滯阻尼器均位于所述U型管內(nèi)的中部；所述液體為水。

本發(fā)明計(jì)算方法包括以下步驟：

運(yùn)動(dòng)方程為

式中m_s為結(jié)構(gòu)體的質(zhì)量，ρ為U型管內(nèi)液體的密度，A為U型管橫截面面積，h為系統(tǒng)靜止時(shí)液體高度，b為U形管的水平部分長度，c_s為結(jié)構(gòu)的阻尼，k_s為結(jié)構(gòu)的剛度，k_b為與小球相連彈簧的剛度，x_s為結(jié)構(gòu)的振動(dòng)位移，x_b為小球的振動(dòng)位移，y為液面振動(dòng)高度，F(xiàn)_s為作用在結(jié)構(gòu)上的外力，c_t為液體與U形管摩擦的耗散阻尼系數(shù)，c_b為與小球相連的粘滯阻尼器的阻尼系數(shù)，d_eq為小球與液體摩擦的耗散阻尼系數(shù)，g為重力加速度；

若對(duì)方程(1)-(3)中各物理參數(shù)進(jìn)行如下無量綱化

α＝ρA(2h+b)/m_s,η＝k_b/k_s,β₁＝ω_l/ω_s,β₂＝ω_b/ω_s,

μ＝b/(2h+b),

c_t＝2ρA(2h+b)ξ_lω_l,d_eq＝2ξ_dω_bm_b,c_b＝2ξ_bω_bm_b (4)

則方程(1)-(3)可重寫為

則安裝有本設(shè)計(jì)MLCD的結(jié)構(gòu)響應(yīng)幅值與未安裝的結(jié)構(gòu)響應(yīng)幅值比

在實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)中通過增減液體調(diào)節(jié)β₁，通過設(shè)計(jì)小球的質(zhì)量m_b以及與小球相連彈簧的剛度k_b調(diào)節(jié)β₂和λ，可根據(jù)(8)式求出最佳設(shè)計(jì)。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。