專利名稱:摩擦能吸收裝置及吸能方法
本發(fā)明是關(guān)于用于大型結(jié)構(gòu)的能量吸收器，這種能量吸收器是用來減輕外界產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)對(duì)此類結(jié)構(gòu)的影響的。
循環(huán)剪切能量吸收裝置系利用某些材料的超出彈性極限的循環(huán)塑性形變，來吸收動(dòng)能。此種吸收裝置通常是插在建筑物的支撐部件和基礎(chǔ)部件之間，或是在兩個(gè)支撐構(gòu)件之間，這樣可以將動(dòng)能的一部分轉(zhuǎn)化為吸收材料的熱，從而減少外界的力量(如地震和強(qiáng)風(fēng))傳遞給建筑物的運(yùn)動(dòng)。美國(guó)專利4，117，633和4，499，694對(duì)兩項(xiàng)這樣的吸收裝置已有說明書和權(quán)項(xiàng)。
本發(fā)明是關(guān)于循環(huán)剪切能量吸收裝置，此裝置的功能與上述美國(guó)專利提到的裝置功能一樣，但是，它是根據(jù)一個(gè)完全不同的原理來驅(qū)散能量的。在本發(fā)明的一個(gè)較優(yōu)的實(shí)施例里，一個(gè)與上述美國(guó)專利中所述相同的支撐面含有一個(gè)芯體，這一芯體是由顆粒狀材料組成的，并經(jīng)緊密的填充和限制。因而，當(dāng)支撐面一承受循環(huán)剪切能量，被壓制的粒子之間的磨擦力就可分散能量。
申請(qǐng)人:認(rèn)識(shí)到與此項(xiàng)發(fā)明最有關(guān)的先有技術(shù)是西德書第2，433，024號(hào)。在此書里描述了一個(gè)具有芯體的支撐面，而此芯體是由顆粒狀材料填充的。與本發(fā)明截然不同的是，它沒有想到通過限制顆粒的膨脹來提高阻尼效果。此說明書談到，大量的彈性物體之間彼此很松散的接觸。因而，阻尼是通過顆粒狀的彈性物體的內(nèi)在的自然滯變現(xiàn)象而取得的。在本發(fā)明中，阻尼是通過顆粒材料之間的摩擦而產(chǎn)生的。因而它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過該西德書所描述的裝置。
美國(guó)專利4，121，393中的裝置是利用摩擦力來分散能量的。這是通過滑動(dòng)板來獲得的。這完全不同于本發(fā)明，因?yàn)樵诒景l(fā)明里，摩擦力用限制顆粒材料從而(防止膨脹)的方法來提高。
本發(fā)明的目的是提供一個(gè)循環(huán)剪切能量吸收器，用現(xiàn)成的材料制成，其性能與現(xiàn)有的循環(huán)能量吸收器相當(dāng)或至少為公眾提供一個(gè)有益的選擇。
本發(fā)明總的來說是由一個(gè)循環(huán)剪切能量吸收器組成，含一個(gè)空心芯體，顆粒狀材料充填此芯體，限制手段環(huán)繞此芯體。
此吸收器的安排和建造是如此，上述顆粒材料緊密地填充在上述芯體里，因此，施加于上述吸收器上的循環(huán)剪切能量引起上述顆粒材料的初步膨脹。這種初步膨脹至少在某種程度上被上述限制手段所抑制。因此，上述顆粒中的顆粒間的摩擦力分散了上述循環(huán)剪切能量。
最好是將顆粒材料分級(jí)，以盡可能地減少空隙比。
顆粒狀材料最好是從鋼砂、玻璃丸、氧化鋁、二氧化硅、以及碳化硅中選出。
顆粒材料最好是由直徑為0.09-1.4毫米的形鋼砂組成。
芯體最好由端板和由層式結(jié)構(gòu)構(gòu)成的空間來規(guī)定限界，此層式結(jié)構(gòu)包括由彈性材料和堅(jiān)硬材料構(gòu)成的交替層。
芯體的端板最好至少有一個(gè)是有通孔的，此孔上刻有螺紋并裝配有螺帽，此螺帽可被擰在上述的孔里，從而壓縮芯體內(nèi)的顆粒狀材料。
在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包含一個(gè)循環(huán)剪切能量吸收器，它適用于插入兩個(gè)部件之間，即或者兩個(gè)構(gòu)件之間或者一個(gè)構(gòu)件和一個(gè)基礎(chǔ)之間，來吸收由于上述兩個(gè)部件間的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的能量。該能量吸收器包括可與上述兩個(gè)部件之一嚙合的第一末端部分以及可與上述兩個(gè)部件之一嚙合的第一末端部分以及可與上述兩個(gè)部件的另一個(gè)部件嚙合的第二末端部分，還包括一個(gè)芯體，上述第一和第二末端部分之間，于該芯體中充有顆粒狀材料。上述顆粒狀材料受到上述第一和第二末端部分和限制并具有安裝在上述芯體周圍的水平方向限制裝置，其位于上述第一和第二部分之間的區(qū)域。因此上述顆粒狀材料在芯體內(nèi)被緊密填充，因而施加在上述吸收器上的循環(huán)剪切引起了顆粒材料的初步膨脹。這種初步膨脹至少在某種程度上受到限制裝置的壓抑。這樣，顆粒材料內(nèi)的顆粒間的摩擦力就驅(qū)散了上述所施加的循環(huán)剪切能量。
水平方向限制裝置好含彈性和堅(jiān)硬性材料的交替層。
水平方向限制裝置最好具有撓性的壁面。在在一個(gè)實(shí)施例中，水平方向限制裝置含有一個(gè)扁平的部件，這一扁平部件通常是環(huán)繞于芯體的外表面，其撓性的壁面是由單獨(dú)繞組層組成的。
至少某些單獨(dú)繞組層最好是用一個(gè)彈性材料的料層將之與它們的、毗鄰料層分離開。
較好的是，吸收器應(yīng)進(jìn)一步包括一個(gè)彈性支撐，環(huán)繞于上述水平方向限制裝置并安裝于上述第一端和第二端支撐之間。
較好的是，彈性支撐由彈性和堅(jiān)固材料的交替層所組成。
較好的是，水平方向的限制裝置由彈性材料螺旋盤繞的扁平部件及堅(jiān)硬材料的交替層所組成。
或者，水平方向限制裝置一般由重疊在一起的同心扁平部件所組成。
較好的是，至少有一些扁平部件是被彈性材料分開的。
較好的是，吸收器進(jìn)一步包括附于第一端部的上板部件和附于第二端部的下板部件。
在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明含一個(gè)循環(huán)剪切能量吸收器，用以吸收兩個(gè)部件，即兩個(gè)構(gòu)件或一個(gè)構(gòu)件和一個(gè)基礎(chǔ)，之間的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的能量。該能量吸收器包括第一個(gè)連接裝置，它適應(yīng)于連接在兩個(gè)部件當(dāng)中的第一個(gè)上。
第二個(gè)連接裝置，它適應(yīng)于連接在兩個(gè)部件當(dāng)中的另一個(gè)上。
含顆粒材料的芯體連接在第一和第二個(gè)連接裝置之間;而且水平方向限制裝置放置于芯體周圍，置于第一個(gè)加第二個(gè)連接裝置之間的區(qū)域中，水平限制裝置一個(gè)撓性墻面，在第一個(gè)和第二個(gè)連接裝置之間產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，該墻面可限制該能量吸收裝置，同時(shí)允許其芯體相適應(yīng)。顆粒狀材料被密集地充填于上述芯體之中，因而施加在吸收器上的循環(huán)剪切能量產(chǎn)生顆粒狀材料的初步膨脹，至少有一部分此類初步膨脹被限制裝置壓抑。因此，顆粒狀材料中的粒子間的摩擦力就分散了施加的循環(huán)剪切能量。
在另一個(gè)實(shí)施例里，水平方向的限制裝置的一端含有一個(gè)伸長(zhǎng)空心樁，另一端有一個(gè)孔，此孔上有螺帽，該螺帽可擰進(jìn)并壓在上述顆粒材料上。
為了進(jìn)一步了解本發(fā)明的本質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)有詳盡的描述，并佐之以附圖。
圖1是本發(fā)明的一個(gè)較好的實(shí)施例的透視圖;
圖2是沿圖1中2-2線的剖面圖;
圖3是用以展示水平方向限制裝置的運(yùn)行的放大的圖解剖面圖;
圖4是與圖2相似的一個(gè)剖面圖，展示本發(fā)明另一實(shí)施例;
圖5是與圖4相似的一個(gè)剖面圖，展示本發(fā)明的另一個(gè)替代實(shí)施例;
圖6是沿圖5中6-6線的平面圖;
圖7是與圖2相似的一個(gè)剖面圖，展示本發(fā)明的一個(gè)替代實(shí)施例;
圖8是與圖7相似的一個(gè)剖面圖，展示本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例;
圖9是一個(gè)剖面圖，其水平方向限制裝置有彈性圍繞物，圖中的螺絲并配以能夠增加對(duì)顆粒的限制力的螺帽。
現(xiàn)在請(qǐng)看圖，圖1展示本發(fā)明的一個(gè)較好的實(shí)施例的透視圖。正如該圖所示，此能量吸收裝置包括一個(gè)能量吸收中心芯體2，其形狀為圓柱形，一個(gè)圍繞該芯體2的水平方向限制裝置3，一個(gè)彈性支撐4以及頂端和底端連接板7、8。
正如圖2所示，彈性支撐墊4有一個(gè)三明治形狀的結(jié)構(gòu)，它包含彈性材料5，較好的是，諸如天然橡膠或合成橡膠那樣的彈性材料，及堅(jiān)硬板6最好是由鋼、鋁、鋼化玻璃、纖維或其他適用的堅(jiān)硬材料制成，彈性材料5和板6相互交替。彈性支撐4起支撐墊的作用，傳遞通過此裝置的垂直負(fù)荷。支撐4被典型地安裝在縱向支撐梁的底部，連接在或者附于底板8。單獨(dú)層5、6被典型地復(fù)合在一起以形成一個(gè)單一的結(jié)構(gòu)，通常是用硫化來形成。
在一個(gè)實(shí)施例里，水平方向限制裝置3是一個(gè)螺旋型的圓柱結(jié)構(gòu)，它是由合適的條狀材料繞成，其材料為矩形。合適的材料包括彈簧鋼、軟鋼、鋁條以及任何其他可以繞成螺旋型的材料。在另一個(gè)實(shí)施例中，水平方向限制裝置3是一組環(huán)圈，由同種材料制成，并彼此同心地堆集在一起。
芯體2充滿了顆粒材料18。顆粒狀材料的較好特性如下(a)粒子間磨擦系數(shù)大;
(b)高抗壓強(qiáng)度;
(c)良好的耐磨強(qiáng)度;
(d)長(zhǎng)期的穩(wěn)定性;
(e)高填充密度;
顆粒狀材料要盡可以密集充填。達(dá)到這個(gè)目的較好方法是對(duì)顆粒狀材料進(jìn)行篩分以盡可能減少空隙比。在一個(gè)最好的實(shí)施例中，使用了經(jīng)過篩選的直徑為0.09-1.4毫米的鋼球混合物。其他可使用的材料為玻璃珠、氧化鋁、硅石和碳化硅，其它可達(dá)到上述規(guī)定的要求的顆粒狀材料是熟練掌握本技術(shù)的人所熟知的。
圖1和圖2所示的裝置按下列方式制做為好。首先把各單獨(dú)原件制成所示的方形，或其他一些合適的幾何狀來制作彈性支撐4，將各中心孔對(duì)齊組成一個(gè)圓柱型空隙，一般位于支撐4的中心。而后水平方向限制原件3被插入這些孔中，在插入時(shí)最好借助一個(gè)圓柱體心軸的幫助。顆粒材料，如鋼球，被以密集充填的方式放入芯體2。例如，可將整個(gè)裝置振動(dòng)、提起并摔下以達(dá)到填充密集。也可以使用壓鍛機(jī)或其他裝置從芯體2上部來壓縮以取得密集填充。芯體2可以裝得稍許溢出，再將板7放置之上，板7的結(jié)構(gòu)重量會(huì)滿足密集填充的要求。
正是芯體2中的填充密集的顆粒材料18的相互作用，提供了本發(fā)明的非同凡響的分散能量的功能。當(dāng)剪切形變施加于本裝置時(shí)，材材料18就試圖膨脹。由于芯體2內(nèi)材料18所受的限制，使得這一膨脹至少是部分受到壓抑。而這一壓抑產(chǎn)生粒子間的高度磨擦力，這是由于高的接觸壓力而產(chǎn)生的后果。通過這些高度磨擦力。能量就被分散了。
在運(yùn)行中，本裝置安裝在一個(gè)結(jié)構(gòu)支撐部件之間。這個(gè)結(jié)構(gòu)或許是座橋梁，一幢高樓或是一個(gè)基礎(chǔ)，如一個(gè)地基。當(dāng)一個(gè)結(jié)構(gòu)遭到由于地震、強(qiáng)業(yè)等而產(chǎn)生的振動(dòng)時(shí)，而這種振動(dòng)產(chǎn)生了傳輸?shù)侥芰课昭b置上的剪切力，該裝置承受著這種剪切力并以圖3所示的方式發(fā)生畸變。正如本圖所示，芯體2已經(jīng)隨著剪切力從原來完整的圓柱形狀發(fā)生形變，水平方向限制裝置3也進(jìn)行同樣的運(yùn)動(dòng)。由于限制裝置3的矩形橫截面的形狀，相鄰料層的卷圈從原來正常的縱向?qū)R排列(如圖2所示)滑動(dòng)到位移形狀(如圖3所示)。但是，在相鄰料層之間仍存在著足夠的表面面積。再加上周圍的彈性料層5，足以提供縱向支撐，使限制原件3不致崩塌或畸變。因此，芯體2保持著其基本為圓柱體的形狀，盡管它已從其垂線傾斜。顆粒材料18移動(dòng)以補(bǔ)充毗鄰單獨(dú)料層的空隙。此外，儲(chǔ)存于彈性支撐4的那部分能量的釋放將趨于把芯體2恢復(fù)到(如圖2所示)它原來的幾何形態(tài)上。
在許多應(yīng)用場(chǎng)合，上部板7的下部表面和上部料層5的鄰接面之間的摩擦力以及下部板8的上部表面和毗鄰彈性料層5的鄰接面之間摩擦力足以提供上述的剪切作用，對(duì)此在圖3里部分地作了說明。在某些應(yīng)用場(chǎng)合，可能希望在板7、8和插入的彈性支撐4之間提供額外的連接。提供這種額外連接的一個(gè)辦法是將板7、8連接在彈性支撐4的末端表面。例如用硫化、粘貼等方法。在其它的應(yīng)用場(chǎng)合，可能希望在板7、8和彈性支撐4之間提供額外的接合。圖4表明在第一個(gè)可選用的實(shí)施例中。在板7、8和彈性支撐4之間提供了可靠的接合力。如本圖所示，在上部板7的下部表面提供了一個(gè)對(duì)接套環(huán)具有與彈性支撐4的外周相同的幾何形狀。套環(huán)11的形狀和大小使得當(dāng)板7裝到彈性支撐4上時(shí)，彈性支撐4的最上端可容納在環(huán)11，底部板8的上部表面也有一個(gè)類似的對(duì)接套環(huán)12，其形狀和尺寸與套環(huán)11大致相同。在使用中，板7和板8之間的側(cè)向位移不僅僅是通過板7、板8與支撐4之間的磨擦力，而且還通過套環(huán)11、套環(huán)12與支撐4之間的機(jī)械力而傳遞給彈性支撐4。套環(huán)11、12可以任何合適的方式固定在板7、8上，如以焊接、釬接及粘合等。
圖5和圖6所示的本發(fā)明的一個(gè)可選用的實(shí)施，也可提供板7、8和彈性支撐4之間的可靠接合。如這些圖所示，為板7提供了若干向下垂的銷釘13，其排列依靠事先確定的方式。圖示為排列成環(huán)狀的四枚銷釘13，其間隔為90度，圍繞著芯體2的中心軸。一些相應(yīng)的孔14也按類似方式預(yù)先成形在最上端的彈性板5和最上端的堅(jiān)硬板6中?？?4可以全部穿過上部最堅(jiān)硬的板6，或者只是部分延伸進(jìn)該板。銷釘13和孔14的排列使之能夠在頂端板裝到彈性支撐4時(shí)，可將銷釘13按入孔14中，另外，也為下部板8以同樣的排列安上了銷釘15，在最下部的彈性層5和最下部的堅(jiān)硬板6上制作有相應(yīng)的孔16。
雖然，較好的實(shí)施例被表明是那些包含著上部和下部板7、8的，但在某些應(yīng)用中，這些板可被包括在有關(guān)的結(jié)構(gòu)部件中，或者由有關(guān)結(jié)構(gòu)部件所確定的表面來發(fā)揮板7和板8的作用。例如，下部板8可能是一個(gè)電廠的混凝土支撐臺(tái)的上表面，而上端板7可以是電廠外殼的底部。對(duì)于精通此技術(shù)的人員來說，還將有其他辦法和選擇。
盡管上述內(nèi)容全面地公開了本發(fā)明的一個(gè)較好實(shí)施例，但是，在不脫離本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍的情況下，可進(jìn)行各種改進(jìn)，并提供可選擇的建造方式等。例如，雖然已對(duì)作為較好實(shí)施例的正圓柱幾何做了具體的描述，但還可采用其他幾何形狀，如矩形、梯形、橢圓形，等等。此外，雖然彈性支撐4已被公開說明有矩形幾何形狀，但是，這一復(fù)合件也可用其它幾何形狀，包括圓的幾何形狀，再者，盡管水平方向限制元件3被描述為扁平螺旋盤繞圓柱體，但也可用其它形狀，這取決于芯體元件2的幾何形狀。例如，如果使用了一個(gè)矩形的芯體元件，那么，限制元件將會(huì)有類似的矩形幾何形狀。再者，如果需要的話，該限制元件可以包括一些單獨(dú)元件(圓形扁環(huán)，矩形扁平框架等等)，而將這些單獨(dú)元件垂直地堆起來。人們將看到由于該芯體2充滿了顆粒狀材料，所以它不必有固定的形狀。顆粒材料18將在芯體2內(nèi)填充任何空隙。
圖1-圖6所描述的實(shí)施例包含一個(gè)元件3，此元件在下面將被稱為封閉式螺旋線。在此實(shí)施例中，每一圈都與其鄰近者實(shí)際接觸。其缺點(diǎn)是，從縱向來說，支撐面變得僵硬。在安裝中，當(dāng)其支撐面承受強(qiáng)大垂直壓力時(shí)，螺旋線可能會(huì)破碎。為了避免這一弱點(diǎn)，圖7和圖8描述了一個(gè)替代建造方案。在每一個(gè)建造方案中。芯體2里的顆粒材料被一個(gè)水平方向限制元件所限制，但此元件在垂直方向具有一定的壓縮性。
在圖7描述的實(shí)施例中，一個(gè)螺旋形線圈3由一個(gè)彈性材料17圍繞著，如人造橡膠或硅橡膠。在一個(gè)較好的實(shí)施例里，這里由軟管制造商用一種生產(chǎn)吸液壓軟管的技術(shù)制造的。在螺旋單獨(dú)繞組3之間夾帶著彈性材料17，則提供了一個(gè)間隙式螺旋結(jié)構(gòu)，而此結(jié)構(gòu)沒有上邊描述無間隙式螺旋結(jié)構(gòu)那樣的缺點(diǎn)。
在圖8描述的另一個(gè)實(shí)施例里，支承1由一個(gè)或有顆粒材料18的圓芯2和端板7、8組成。除了芯2的末端，整個(gè)芯2都被彈性材料5所圍繞。在本實(shí)施例中，一個(gè)間隙式螺旋3繞在鉛芯上，螺線與墊片或堅(jiān)硬板6交替，彈性材料5在螺旋3的各圈以及各墊片或堅(jiān)固板6之間提供了許多料層。在本實(shí)施例中，螺旋3被分成各個(gè)單獨(dú)的圈。圖8所描述的裝置可以放在一個(gè)基礎(chǔ)上，用顆粒狀材料18裝滿芯2。而后，用包裝機(jī)進(jìn)行密集填充，要稍有過充，然后在芯2頂部加上載荷或某種板。
在圖7和圖8里，可將連續(xù)性螺旋線3的代用件，即分離式螺旋線部分3，或圓環(huán)堆起來，至少它們當(dāng)中一部分可由彈性材料隔離后羅列在一起。
在運(yùn)行中，我們看到，在各層螺旋線之間或一羅列的扁平件3之間加入彈性材料，不影響芯2中顆粒材料18提供以上有關(guān)圖1至圖6所描述的優(yōu)點(diǎn)的能力。
同樣，在有關(guān)圖1到圖6的實(shí)施例中討論過的其他幾何形狀和安排也可應(yīng)用于圖7和圖8。
圖9中所描述的實(shí)施例不同于圖2所描述的實(shí)施例，其不同點(diǎn)在于水平方向的限制不是靠螺旋線或羅列的扁平部件3來獲得，而是，本裝置包含有放在三明治式結(jié)構(gòu)兩邊的一個(gè)頂板7和底板8，而此結(jié)構(gòu)是由彈性材料5和堅(jiān)硬板6的交替料層組成的?？?通過上板7和下板8，借此可將兩板擰在結(jié)構(gòu)上。
板7的中心有一個(gè)開口，其內(nèi)部有螺紋。一個(gè)比板7稍厚的螺絲帽19可從外部擰入芯2的開口。顆粒材料18在芯2內(nèi)被密集填充。
圖9里所描述的裝置1是以下列方式組建的。基礎(chǔ)板9之上有彈性材料5和堅(jiān)硬板6的交替層，然后將三明治式的結(jié)構(gòu)夾在一起。在一個(gè)實(shí)施例中，硫化彈性材料得以應(yīng)用。在另一個(gè)實(shí)施例中，硫化是在顆粒狀材料加入芯18之后，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的，顆粒狀材料被注入芯2并密集填充。為保證最密集的填充。螺絲帽19被擰進(jìn)，以保持顆粒材料處于壓縮狀態(tài)。必須注意，以確保螺絲帽19不會(huì)將板7從上部彈性部件5中分離開來。
圖9中所示的彈性支撐所起的作用與以上圖1至圖8中所述的相同。在圖1至圖8所描述的實(shí)施例中，也可用一個(gè)可擰入的螺絲帽來協(xié)助密集填充顆粒狀材料。
圖10所描述的實(shí)施例是一個(gè)空心樁。其芯2是用顆粒狀材料18來填充的。此材料18是用上述方法密集填充的。填充還是得到螺絲帽的協(xié)助。
在工作中，樁20可被裝進(jìn)地基結(jié)構(gòu)。建于該樁20或若干樁20之上的結(jié)構(gòu)與地面之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將通過顆粒材料18之間的磨擦接觸來消耗掉。
勘誤表
勘誤表
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權(quán)利要求
1.循環(huán)剪切能量吸收器包括一空芯；在該芯中的顆粒材料該芯周圍的限制裝置。其特征在于其安排和結(jié)構(gòu)，使得在使用中，上述顆粒狀材料被密集地填充于上述芯內(nèi)，因而施加于上述吸收器的循環(huán)剪切能量能引起上述顆粒材料的初步膨脹，而這一初步膨脹至少在某種程度上受到上述限制裝置的壓抑，因此，在上述顆粒材料里的粒子間的相互磨擦力就分散了上述循環(huán)剪切能量。
2.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所描述的吸收器，其特征在于上述顆粒材料經(jīng)過篩選，以縮小空隙比率。
3.根據(jù)權(quán)項(xiàng)2所描述的吸收器，其特征在于上述顆粒材料選自鋼球、玻璃珠、氧化鋁、二氧化硅和碳化硅。
4.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所描述的吸收器，其特征在于上述顆粒材料包括球形鋼球，其直徑為0.09-0.4毫米。
5.如同權(quán)項(xiàng)1里所描述的循環(huán)剪切能量吸收器，其特征在于上述芯是由末端板和一個(gè)層狀結(jié)構(gòu)來限定的，此層狀結(jié)構(gòu)由彈性材料及堅(jiān)硬材料的交替層組成。
6.根據(jù)權(quán)項(xiàng)5所描述的吸收器，其特征在于至少上述芯端的末端板有一個(gè)通孔。上述孔有螺紋并備有螺帽。這樣，上述螺帽。這樣，上述螺帽可擰入上述孔，以壓縮上述芯內(nèi)的顆粒狀材料。
7.循環(huán)剪切能質(zhì)吸收器適用于插入兩個(gè)部件之間，此兩個(gè)部件可為兩個(gè)結(jié)構(gòu)件或是一個(gè)結(jié)構(gòu)件與一個(gè)基礎(chǔ)。該循環(huán)剪切能量吸收器用于吸收由于上述兩個(gè)部件之間的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的能量。其特征在于上述能量吸收器包括可與上述兩個(gè)部件之一相嚙合的第一末端部分以及上述兩個(gè)部件中的另外一個(gè)嚙合的第二末端部分，還包括一個(gè)裝有顆粒材料的芯體，其延伸在上述第一和第二末端部分之間，上述顆粒材料被上述第一和第二末端部分限制。并在上述芯體周圍裝有水平方向限制裝置，位于上述第一和第二末端部分之間的區(qū)域。因此，上述顆粒狀材料被密集地填充在上述芯體里，因此，施加于上述吸收器上的循環(huán)剪切能量可引起上述顆粒材料的初步膨脹，此初步膨脹至少在某種程度上受到上述限制裝置的壓抑。這樣，上述顆粒狀材料內(nèi)的粒子間的磨擦力就分散了上述施加的循環(huán)剪切能量。
8.如同權(quán)項(xiàng)7里所描述的吸收器，其特征在于上述水平方向限制裝置由彈性材料和堅(jiān)硬的交替層組成。
9.如同權(quán)項(xiàng)7里所描述的吸收器，其特征在于上述水平方向限制裝置有一個(gè)撓性壁面。
10.如同權(quán)項(xiàng)9里所描述的吸收器，其特征在于上述撓性壁面由一個(gè)扁平的部件組成，該部件一般以螺旋方式繞在上述芯體的外部表面。上述撓性壁面由單獨(dú)的繞組層構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)項(xiàng)10所描述的吸收器，其特征在于至少上述單獨(dú)繞組層中的一部分被彈性材料將其與它們的毗鄰層分開。
12.如同權(quán)項(xiàng)9里所描述的吸收器，其特征在于它還包括一個(gè)圍繞上述水平方向限制裝置的彈性支撐，并被安裝在上述第一和第二末端支撐之間。
13.根據(jù)權(quán)項(xiàng)12所描述的吸收器，其特征在于上述彈性支撐由彈性材料和堅(jiān)硬材料的交替層所組成。
14.根據(jù)權(quán)項(xiàng)13所描述的吸收器，其特征在于上述水平方向限制裝置由上述彈性材料、螺旋卷繞板部件、和上述堅(jiān)硬材料的交替層所組成。
15.根據(jù)權(quán)項(xiàng)7所描述的吸收器，其特征在于上述水平方向限制裝置包含羅列在一起的基本為同心的扁平部件。
16.根據(jù)權(quán)項(xiàng)15所描述的吸收器，其特征在于上述扁平部件由彈性材料分開。
17.根據(jù)權(quán)項(xiàng)7所描述的吸收器，其特征在于它還包含一個(gè)與上述第一末端部分相連接的上板以及一個(gè)與上述第二末端部分相連接的下板。
18.根據(jù)權(quán)項(xiàng)12所描述的吸收器，其特征在于它還包括一個(gè)與上述第一末端部分相連接的上板以及一個(gè)與上述第二末端部分相連接的下板。并且，至少上述上板和下板當(dāng)中的一個(gè)包含接合裝置，以用來傳遞上述板和相關(guān)的末端部分之間的力。
19.根據(jù)權(quán)項(xiàng)18所描述的吸收器，其特征在于上述末端部分具有矩形周邊，并且上述接合裝置包含環(huán)繞上述周邊的矩形凸肩。
20.根據(jù)權(quán)項(xiàng)14的改進(jìn)部分進(jìn)而包括一個(gè)與上述第一末端部分相連接的上板和與上述第二末端部分相連接的下板。并且，至少上述的上板和下板當(dāng)中的一個(gè)包括接合裝置，以傳遞在上述板和上述能量吸收裝置之間的力。它還包括一個(gè)彈性支撐，該彈性支撐具有許多縱向延伸孔，這些孔由其末端部分延伸到至少與其中一個(gè)上述板件毗鄰，上述接合裝置含相應(yīng)數(shù)量的銷釘部件，每個(gè)都插入與之相關(guān)的上述孔中。
21.用于吸收由于兩個(gè)部件間的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的能量的循環(huán)剪切能量吸收裝置，兩個(gè)部件可由兩個(gè)結(jié)構(gòu)件組成或者由一個(gè)結(jié)構(gòu)件和一個(gè)基礎(chǔ)組成，其特征在于上述能量吸收器包括第一個(gè)連接裝置，它適用于與上述兩個(gè)部件當(dāng)中的第一個(gè)連接;第二個(gè)連接裝置。它適用于與上述兩個(gè)部件中的另一個(gè)連接;一個(gè)裝有顆粒狀材料的芯體，它連接在上述第一個(gè)和第二個(gè)連接裝置之間;并且水平方向限制裝置在上述芯體周圍，位于上述第一個(gè)和第二個(gè)連接裝置之間的區(qū)域，上述水平方向限制裝置具有一個(gè)撓性壁面，用以在上述第一和第二連接裝置之間產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，限制上述能量吸收裝置，同時(shí)允許上述芯體適應(yīng)這種情況，上述顆粒狀材料緊密地填充于上述芯體之中，以使施加于上述吸收器上的循環(huán)剪切能量可引起上述顆粒狀材料的初步膨脹，這種初步膨脹至少在某種程度上被上述限制裝置所壓抑。因而，上述顆粒材料內(nèi)的粒子間的磨擦力就分散了循環(huán)剪切能量。
22.根據(jù)權(quán)項(xiàng)21所描述的吸收器，其特征在于上述限制裝置含一個(gè)扁平部件，該部件基本上是以螺旋式卷繞在上述芯體的外部表面，上述撓性壁面是由單獨(dú)的繞組層構(gòu)成的。
23.根據(jù)權(quán)項(xiàng)22所描述的吸收器，其特征在于上述撓性壁面的每一個(gè)單獨(dú)繞組層都被一層彈性材料將其與毗鄰層分離開來。
24.根據(jù)權(quán)項(xiàng)21所描述的吸收器，其特征在于上述撓性壁面由羅列在一起的扁平料層所組成。
25.根據(jù)權(quán)項(xiàng)24所描述的吸收器，其特征在于上述扁平料層的每一個(gè)都被一個(gè)彈性材料層分開。
26.在權(quán)項(xiàng)22的組合中，其特征在于上述扁平部件是用彈簧鋼制成。
27.在權(quán)項(xiàng)26的組合中，其特征在于上述扁平部件用鋁制成。
28.權(quán)項(xiàng)21的組合，其特征在于它進(jìn)而包括一個(gè)彈性支撐，該支撐環(huán)繞上述限制裝置并被安裝在上述第一和第二連接裝置之間。
29.在權(quán)項(xiàng)28的組合中，其特征在于上述第一和第二連接裝置當(dāng)中的每一個(gè)都包含接合裝置，用以將力轉(zhuǎn)移到上述彈性支撐上。
30.在權(quán)項(xiàng)24的組合中，其特征在于上述接合裝置含一個(gè)與上述彈性支撐的外圓相接觸的凸肩。
31.在權(quán)項(xiàng)28的組合中，其特征在于上述彈性支撐包含彈性材料和堅(jiān)硬材料的交替層。
32.在權(quán)項(xiàng)31的組合中，其特征在于上述水平方向限制裝置包含上述彈性材料，螺旋式卷繞扁平部件以及上述堅(jiān)硬材料的交替層。
33.在權(quán)項(xiàng)31的組合中，其特征在于上述水平方向限制裝置包含上述彈性材料、羅列在一起的扁平部件和上述堅(jiān)硬材料的交替層。
34.在權(quán)項(xiàng)32的組合中，其特征在于上述彈性支撐配備有第一數(shù)量的孔，這些孔從其上部表面向下延伸進(jìn)最高層的堅(jiān)硬材料，并配合有第二數(shù)量的孔，這些孔從其下部表面向上延伸進(jìn)最低層的堅(jiān)硬材料。并且上述接合裝置包括第一數(shù)量的銷釘部件，這些銷釘部件從上述第一連接裝置向下延伸，同時(shí)上述的每一個(gè)銷釘部件插入一個(gè)與之相應(yīng)的上述的第一數(shù)量的孔內(nèi)，上述接合裝置還包括第二數(shù)量的銷釘部件，這些銷釘部件從上述第二連接裝置向上延伸，同時(shí)上述每一個(gè)銷釘部件插入一個(gè)與之相應(yīng)的上述的第二數(shù)量孔內(nèi)。
35.如同權(quán)項(xiàng)1所描述的吸收器，其特征在于上述限制裝置包括一個(gè)延伸空心樁，該樁一端封閉，位于另一端的開口配備有一個(gè)螺帽，因而，該螺帽可以擰上壓在上述顆粒狀材料上。
專利摘要
循環(huán)剪切能量吸收器能吸收施加于該吸收器上的能量。吸收器有一緊密填滿顆粒材料的空芯。施加于吸收器的循環(huán)剪切能量使限制在芯內(nèi)的顆粒材料發(fā)生初步膨脹，這種初步膨脹至少在一定程度上被限制裝置所壓抑。顆粒材料粒子間的摩擦力消散了所施加的循環(huán)剪切能量。吸收器可被限制在兩個(gè)端板之間，端板能和一相對(duì)的結(jié)構(gòu)連接，例如，一座橋的支撐柱和一個(gè)基礎(chǔ)。該芯也可被限制在一個(gè)樁內(nèi)。
文檔編號(hào)E04B1/98GK85104304SQ85104304
公開日1986年12月3日 申請(qǐng)日期1985年6月5日
發(fā)明者巴克爾, 彭德 申請(qǐng)人:新西蘭發(fā)展財(cái)務(wù)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan