一种自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器的制作方法

本发明提供了一种自复位放大位移型形状记忆合金(sma)阻尼器，可以将建筑结构在外荷载作用下梁柱节点处或结构层间产生的较小的相对位移根据需要进行放大，通过限制放大以后的位移充分发挥超弹性形状记忆合金(sma)材料的耗能能力，消耗地震能量。适用于工程结构的减振控制，属于土木工程技术领域。

背景技术：

建筑结构在受到外界的干扰或激励时都会产生响应，这是因为激励使系统获得了能量的输入。同时，系统又能将输入的能量通过某种机理转变为热能或其他能量形式而消耗掉，使输入能量和耗损能量保持平衡，这种系统耗损能量的能力称为阻尼。对庞大的土木工程结构而言,依靠自身的阻尼耗能特性抵抗外来振动并不可靠。随着新型阻尼耗能技术的不断提出，利用结构添加外部元件或内部添加元件的方式实现结构振动控制方式都体现了较好的控制效果。

结构的耗能减震技术是在结构物的某些部位设置耗能装置，通过耗能装置的滞回变形来耗散或吸收由外力、地震作用或风荷载等输入结构中的能量，以减小主体结构的地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到减震控制的目的。耗能减震技术因其减震机理明确、减震效果显著、构造简单、适用范围广、维护方便等优点而备受关注。

形状记忆合金(shapememoryalloy，简称sma)是一种新型的功能材料，具有形状记忆特性、超弹性效应和高阻尼特性，在土木工程结构振动控制领域受到极大关注。超弹性是指合金在外力作用下产生远大于其弹性极限应变量的应变，在卸载时这种应变可自动恢复。sma装置与传统装置相比，具有耐久性和耐腐蚀性好、使用期限长、允许变形大并且变形可恢复等一系列优点。sma的超弹性效应是一种特殊的滞回耗能特性，利用这个特性可以研制出性能良好的减振装置，弥补现有常规阻尼器的一些不足。

传统的sma被动阻尼器利用了sma的超弹性和高阻尼特性耗散振动能量，不足之处是没有充分发挥sma可恢复应变(6％—8％)大的特点，因此本设计的sma阻尼器利用杠杆原理将位移放大后传递给sma拉索，充分发挥sma的超弹性滞回耗能特性。

技术实现要素：

本发明旨在研制一种新型自复位放大位移型形状记忆合金(sma)阻尼器，可以将建筑结构在外荷载作用下梁柱节点处或结构层间产生的较小的相对位移根据需要进行放大，充分发挥sma的超弹性滞回耗能特性，实现建筑结构消能减震的效果。

本发明的技术方案：

一种自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器，所述的自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器包括套筒1、拉压杆2、固定板3、支撑板4、杠杆5、形状记忆合金丝6、紧压螺栓7、双u形滑槽孔洞8、圆柱卡头9、连轴10、约束机构11和套筒滑道12；该阻尼器主体结构相对拉压杆为四周对称；

所述的固定板3为圆盘结构，两块固定板3通过四根支撑板4垂直固接，形成主体框架，支撑板4的正中间位置开双u形滑槽孔洞8；所述的套筒1垂直穿过固定板3的中心位置处并固定；所述的拉压杆2穿过两端的套筒1和位于两套筒1间的约束机构11，其中右端贯穿套筒1并凸出，左端与套筒1端部留有距离，形成内部空腔，中间与约束机构11焊接；所述的约束机构11对称布置，中间形成圆形孔洞；所述的杠杆5一端与连轴10固接，连轴10穿过约束结构11的圆形孔洞；杠杆5的中部与圆柱卡头9固接，圆柱卡头9卡在支撑钢板4中间的双u形滑槽孔洞8内；形状记忆合金丝6两端通过紧压螺栓7固定在固定板3和杠杆5端部；

当建筑结构带动拉压杆2做往复运动时，通过杠杆机构将位移行程放大后传递到杠杆5末端，杠杆5末端往复运动带动形状记忆合金丝受拉伸长变形而耗能。

本发明的有益效果：

1、通过杠杆原理将建筑结构梁柱节点处或结构层间产生的相对较小的位移根据需要进行放大，通过限制放大以后的位移，充分发挥形状记忆合金(sma)材料的耗能能力，达到更理想的耗能效果。即当拉压杆2做位移行程为β的往复运动时，通过杠杆机构把位移传递给形状记忆合金(sma)丝6，不管拉压杆2是受推力还是拉力，总有一端sma丝受到拉力作用伸长变形而耗能，伸长量为放大倍数即为

2、可以通过调节支撑板4距离拉压杆2和形状记忆合金(sma)丝6的垂直距离即杠杆的力臂大小来调节位移放大倍数达到调节耗能效果的目的。

3、可以通过调节紧压螺栓7的预紧力来调节形状记忆合金(sma)丝6的预拉力，达到调节耗能效果的目的。

4、可以通过调节形状记忆合金(sma)丝6的截面半径和使用数量来调节阻尼器耗能能力。

5、由于形状记忆合金(sma)丝6的超弹性特性，本发明自复位能力强。

6、本发明的耗能放大倍数及耗能效果可根据建筑结构或建筑构件的实际情况进行调整，构造简单，零件较少，制作和安装过程方便，适用性强，便于维护，能有效提高结构的抗振性能，具有广阔的推广市场和应用前景。

附图说明

图1是本发明的剖面结构示意图。

图2是本发明图1的a-a截面剖面图。

图3是本发明图1的b-b截面剖面图。

图4是本发明的左立面图。

图5是本发明的右立面图。

图6是本发明第一种安装位置示意图。

图7是本发明第二种安装位置示意图。

图中：1套筒2拉压杆3固定板4支撑板5杠杆6形状记忆合金(sma)丝7紧压螺栓8双u形滑槽孔洞9圆柱卡头10连轴11约束机构12套筒滑道。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

一种自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器，所述的自复位放大位移型形状记忆合金阻尼器包括套筒1、拉压杆2、固定板3、支撑板4、杠杆5、形状记忆合金丝6、紧压螺栓7、双u形滑槽孔洞8、圆柱卡头9、连轴10、约束机构11和套筒滑道12；该阻尼器主体结构相对拉压杆为四周对称；

所述的固定板3为圆盘结构，两块固定板3通过四根支撑板4垂直固接，形成主体框架，支撑板4的正中间位置开双u形滑槽孔洞8；所述的套筒1垂直穿过固定板3的中心位置处并固定；所述的拉压杆2穿过两端的套筒1和位于两套筒1间的约束机构11，其中右端贯穿套筒1并凸出，左端与套筒1端部留有距离，形成内部空腔，中间与约束机构11焊接；所述的约束机构11对称布置，中间形成圆形孔洞；所述的杠杆5一端与连轴10固接，连轴10穿过约束结构11的圆形孔洞；杠杆5的中部与圆柱卡头9固接，圆柱卡头9卡在支撑钢板4中间的双u形滑槽孔洞8内；形状记忆合金丝6两端通过紧压螺栓7固定在固定板3和杠杆5端部；

当建筑结构带动拉压杆2做往复运动时，通过杠杆机构将位移行程放大后传递到杠杆5末端，杠杆5末端往复运动带动形状记忆合金丝受拉伸长变形而耗能。

所述的套筒1内环面设置套筒滑道12，拉压杆2在套筒1里无摩擦地来回滑动。

当拉压杆2做位移行程为β的往复运动时，通过杠杆机构把位移传递给形状记忆合金丝6，无论拉压杆2是受推力还是拉力，总有一端形状记忆合金丝6受到拉力作用伸长变形而耗能，伸长量为放大倍数即为其中，m为形状记忆合金丝6的中心到圆柱卡头9的中心的垂直距离，n为圆柱卡头9的中心到连轴10的中心的垂直距离。

通过调节紧压螺栓7的预紧力来调节形状记忆合金丝6的预拉力。

通过调节形状记忆合金丝6的截面半径和使用数量来调节阻尼器耗能能力。