新型材料颗粒调谐质量阻尼器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种新型材料颗粒调谐质量阻尼器，包括阻尼器固定承台、传力板、高分子微层泡沫材料层、滑动杆、形状记忆合金弹簧、滑动轴承、阻尼箱、阻尼颗粒、分隔板、滑动支座、固定螺栓。阻尼器固定承台通过固定螺栓与结构主体相连，传力板间与阻尼器固定板间设有新型高分子微层泡沫材料层，另一端与SMA弹簧相连。阻尼箱通过滑动支座架设在滑动杆上，内部设有阻尼颗粒与分隔板。发生振动时，阻尼箱沿滑动杆反复运动，内部颗粒通过碰撞摩擦耗能，外部新型高分子微层泡沫材料层发生拉伸与压缩，与SMA弹簧共同提供非线性回复力与阻尼，并引发机械能的耗散，提供对结构的反向控制力。该阻尼器与传统形式的阻尼器相比耗能形式方式多样、减振频带宽、为新型材料的应用提供了良好的载体。
【专利说明】
新型材料颗粒调谐质量阻尼器
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种新型材料颗粒调谐质量阻尼器。属于结构工程抗震与减振技术领域。
【背景技术】
[0002]随着高层建筑的不断涌现，建筑结构的性能显得越来越重要，不仅在正常用中应满足一定的适用性，而且为了保证人民的生命财产安全，建筑结构的抗震设计显得尤为重要。阻尼器，是人们于20世纪70年代引入结构工程领域的减振耗能装置，发展迅速。
[0003]作为被动控制技术之一的调谐质量阻尼器，是技术较为成熟，应用十分广泛的控制系统，减振效果明显，施工简易，其工作原理为:将其振动频率调整至主结构频率附近，改变结构的共振特性，当结构在外部激励下产生振动时，质量块相对运动产生的惯性力反作用至结构，对结构的振动产生控制，同时系统中的阻尼器亦发挥耗能作用。但它存在着减振频带窄，耗能能力有限且阻尼器设置价格高等缺陷。颗粒阻尼器技术是近年来应用于土木工程振动控制领域的新型阻尼器，具有对原系统改动小、减振频带宽、控制效果良好、可运用于恶劣环境且布置灵活等优点，在土木工程中的应用处于起步发展阶段。
[0004]另一方面，随着科学的进步，材料科学领域已经取得了长足的进步，新型材料不断涌现，然而其实际应用缺少载体。将新型的高阻尼，可控非线性材料应用于调谐质量阻尼器等阻尼装置，可以有效拓宽阻尼器的减振频带、增加减振鲁棒性与耐久性，提供阻尼器阻尼与可控非线性特性，使常规的线性动力减振器转变为具有非线性能量阱特性的新型材料减振装置，并基于靶向能量传递原理提高减振效率，为新型材料的工程应用提供载体。因此将新型的高阻尼，可控非线性的材料应用于工程领域具有可观的实践价值。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种新型材料颗粒调谐质量阻尼器。
[0006]本实用新型提出的一种新型材料颗粒调谐质量阻尼器，包括阻尼器固定承台1、传力板2、高分子微层泡沫材料层3、滑动杆4、形状记忆合金弹簧5、滑动轴承6、阻尼箱7、阻尼颗粒8、分隔板9、滑动支座10和固定螺栓11，其中:
[0007]阻尼器固定承台I通过固定螺栓11与结构主体连接;阻尼器固定承台I由横板和两块竖板连接而成，四个滑动杆4上下对称分布，其两端固定于两块竖板间，两块传力板2分别贯穿四个滑动杆4布置于阻尼器固定承台I内侧，每块传力板2与其相邻的阻尼器固定承台I之间设置高分子微层泡沫材料层3，高分子微层泡沫材料层3分别与阻尼器固定承台I内壁和传力板2固定相连;阻尼箱7通过滑动支座10位于下端的两个滑动杆4上方，且能在振动时沿滑动杆4上来回滑动；阻尼箱7与传力板2之间对称设置有两个形状记忆合金弹簧5;振动时高分子微层泡沫材料层3发生拉伸与压缩，由于其自身性质为阻尼器提供一定的可控非线性回复力与一定的阻尼。
[0008]本实用新型中，滑动杆4通过滑动轴承6贯穿传力板2，起到支撑作用。
[0009]本实用新型中，阻尼箱7内部设置阻尼颗粒8与分隔板9，所述分隔板9将阻尼箱7分隔为若干单元，每个单元内布置若干阻尼颗粒8，阻尼颗粒8在振动时发生摩擦碰撞消耗系统能量，分隔板9根据实际设计将内部分隔为若干单元。
[0010]本实用新型中，高分子微层泡沫材料层为通过微层共挤出技术获得的具有可控微泡结构的高分子热塑性弹性微层泡沫阻尼材料，为两种或多种不同性质的高分子材料形成规整完善的交替层状复合结构，其中一种高分子材料发泡而另一种以上高分子材料不发泡，具有优异阻尼性能。实用新型不能保护材料，审查时会让你删去的
[0011]本实用新型中，阻尼颗粒8选用铜等金属材料或具有一定摩擦性能的高分子材料，阻尼颗粒的水平投影面积占阻尼箱7水平面积的40%_80%。
[0012]本实用新型中，阻尼箱7内壁与分隔板9两侧均设置有缓冲材料，增加碰撞所耗散的能量，缓冲材料为橡胶或珍珠棉中一种或两种。
[0013]本实用新型中，形状记忆合金弹簧5数量为4，其直径等参数根据基本结构在其振动方向的振动特性而设置。
[0014]本实用新型的优点是:
[0015]充分利用高分子微层泡沫材料层，利用其高阻尼与可控非线性的特点，有效拓宽调质阻尼器的减振频带、为新型材料的工程应用提供载体。同时与所用的SMA弹簧共同工作，在振动方向实现靶向能量传递，提高了阻尼器的耗能效率。另一方面，阻尼器利用颗粒阻尼器的优点，增加了耗能的途径与非线性特点，具有良好的适用性与经济性。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型装置整体图；
[0017]图2为本实用新型装置侧视图；
[0018]图3为本实用新型装置俯视图；
[0019]图4为本实用新型阻尼箱7的剖面图；
[0020]图中:1阻尼器固定承台、2传力板、3高分子微层泡沫材料层、4滑动杆、5SMA弹簧、6滑动轴承、7阻尼箱、8阻尼颗粒、9分隔板、10滑动支座、11固定螺栓。
【具体实施方式】
[0021 ]下面结合附图和实例做进一步说明。
[0022]如图所示，本实用新型主要包括阻尼器固定承台1、传力板2、高分子微层泡沫材料层3、滑动杆4、SMA弹簧5、滑动轴承6、阻尼箱7、阻尼颗粒8、分隔板9、滑动支座10、固定螺栓
11。阻尼器固定承台I为钢制，通过固定螺栓11固定于主体结构，其中螺栓可选用摩擦型高强螺栓。阻尼箱7腔体为矩形，内部通过分隔板9根据实际情况划分为若干子区间，分隔板9两侧贴有缓冲材料，每个子区间内平铺一层阻尼颗粒8，粒径直径为1mm?50mm，填充率为40%?80%ΑΜΑ弹簧5与高分子微层泡沫材料层3沿结构振动方向布置。滑动轴承6嵌固于滑动杆4上，振动时带动阻尼箱7做无摩擦滑动。
[0023]将阻尼器设置在结构振动较大的部位，高分子微层泡沫材料层3可由热塑性聚氨酯弹性体与聚乳酸两种材料经微层共挤出装置制作，聚乳酸层为发泡层，热塑性聚氨酯层为实心层。预先根据高分子微层泡沫材料层3性质与结构的振动特性设置好SMA弹簧5的非线性刚度。振动时高分子微层泡沫材料层3与SMA弹簧5发生拉伸与压缩，由于其阻尼与非线性刚度特性，实现了靶向能量传递，使能量单向传递至阻尼器，同时内部颗粒发生碰撞摩擦，迅速消耗阻尼器的振动能量，大大提高了阻尼器的减振耗能效率。
【主权项】
1.一种新型材料颗粒调谐质量阻尼器，包括阻尼器固定承台(I)、传力板(2)、高分子微层泡沫材料层(3)、滑动杆(4)、形状记忆合金弹簧(5)、滑动轴承(6)、阻尼箱(7)、阻尼颗粒(8)、分隔板(9)、滑动支座(10)和固定螺栓(11)，其特征在于:阻尼器固定承台(I)通过固定螺栓(11)与结构主体连接;阻尼器固定承台(I)由横板和两块竖板连接而成，四个滑动杆(4)上下对称分布，其两端固定于两块竖板间，两块传力板(2)分别贯穿四个滑动杆(4)布置于阻尼器固定承台(I)内侧，每块传力板(2)与其相邻的阻尼器固定承台(I)之间设置高分子微层泡沫材料层(3)，高分子微层泡沫材料层(3)分别与阻尼器固定承台(I)内壁和传力板(2)固定相连;阻尼箱(7)通过滑动支座(10)位于下端的两个滑动杆(4)上方，且能在振动时沿滑动杆(4)上来回滑动；阻尼箱(7)与传力板(2)之间对称设置有两个形状记忆合金弹簧(5);振动时高分子微层泡沫材料层(3)发生拉伸与压缩，由于其自身性质为阻尼器提供一定的可控非线性回复力与一定的阻尼。2.根据权利要求1所述的新型材料颗粒调谐质量阻尼器，其特征在于:滑动杆(4)通过滑动轴承(6)贯穿传力板(2)，起到支撑作用。3.根据权利要求1所述的新型材料颗粒调谐质量阻尼器，其特征在于:阻尼箱(7)内部设置阻尼颗粒(8)与分隔板(9)，所述分隔板(9)将阻尼箱(7)分隔为若干单元，每个单元内布置若干阻尼颗粒(8)，阻尼颗粒(8)在振动时发生摩擦碰撞消耗系统能量，分隔板(9)根据实际设计将内部分隔为若干单元。4.根据权利要求1所述的新型材料颗粒调谐质量阻尼器，其特征在于:阻尼颗粒(8)选用铜金属材料或具有摩擦性能的高分子材料，阻尼颗粒的水平投影面积占阻尼箱(7)水平面积的40%-80%。5.根据权利要求1所述的新型材料颗粒调谐质量阻尼器，其特征在于:阻尼箱(7)内壁与分隔板(9)两侧均设置有缓冲材料，增加碰撞所耗散的能量，缓冲材料为橡胶或珍珠棉中一种或两种。
【文档编号】E04B1/98GK205475805SQ201620213313
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】鲁正, 张泽楠, 杜江
【申请人】同济大学