专利名称：能量吸收器和制造方法
技术领域：
本发明涉及到用于减小各类结构和设备中运动或位移影响的能量吸收器及其制造方法。
本发明的能量吸收器可用于大型结构，例如建筑物或桥梁，以便减小地震或强风所引发的运动的影响。它们也可以作为吸振器或能量吸收制动器，用于使铁路货车或其它运动体制动。它们还可以用于缓冲工业机械或发动机等所产生的振动，或缓冲家用设备例如洗衣机产生的振动，或用于任何其它需要隔离或缓冲运动的场合。本发明的能量吸收器具有广泛的用途。
利用某些材料的弹性或塑性变形来吸收能量的能量吸收器已广为人知。美国专利NO.4，117，637、4，499，694和4，593，502描述了循环剪切能量吸收器，这种用于地震隔离场合的能量吸收器一般安放在结构物的两个垂直承重之间，例如在中型建筑的底板和桩之间或在桥梁中的基础座和桥墩之间。通常在一个建筑物中使用约50～100个这种能量吸收器，它们作为支承座安装在建筑物的基础中，以便使该建筑隔震。在R.I.Skinner，W.H.Robinson和G.H.Mcverry，Wiley 1993年出版的“隔震介绍”中对能量吸收器的使用和有关设备进行了一般讨论。
这种用于地震隔离的支承座通常包括一个弹性支承垫和一个能量吸收芯部，支承垫承受结构重量中的一部分，能量吸收芯部由这样一种材料制造，当结构相对于地面摆动时这种材料能产生塑性变形。支承垫通常由相间的弹性材料层例如橡胶层和相对刚性大的材料板例如钢板粘接而成。能量吸收芯部通常由铅材料制造。支承座可固定在连接板之间，连接板又与位于其上部和下部的建筑结构件连接。可选择地，支承座可以简单地放入每个建筑结构件上的凹座或类似处。这种能量吸收器通常称为铅-橡胶支承座。
因为多种原因，铅是制造能量吸收芯部的优选材料。首先，它在室温条件下的剪切屈服应力约为10.5MPa，与其它金属和等价塑料材料相比其剪切屈服应力较低。其次，在屈服变形之后，通过晶格重组和相应加工，铅可以相对迅速地恢复其机械性能，在正常温度下，铅在循环剪切作用下具有良好的抗工作硬化性能。再次，人们容易获得所要求的铅纯度，这将有助于发挥铅的性能。
本发明的目的是提供改进了性能的这种能量吸收器，用于地震隔离和其它场合。
本发明广泛地包括了一种安装在两个物体之间的能量吸收器，此能量吸收器用于吸收两物体之间产生的运动能量，这种能量吸收器包括一个由可塑性变形的能量吸收材料制造的芯部和包围此芯部的装置，包围芯部的装置对芯部施加至少接近能量吸收材料剪切屈服应力的近似静压力，并将上述两物体之间的运动以剪切力的形式横向传到上述芯部。
施加到芯部上的静压力最好超过能量吸收材料的剪切屈服应力。静压力最好为10MPa或更大，最理想的静压力范围为20～100MPa。
能量吸收器芯部的能量吸收材料最好是铅，但其它可以使用的能量吸收材料还包括铅合金、高温下例如约200℃的铝，锡，锌，铜，铁，超塑合金，或任何其它具有低工作硬化率的材料，也包括高密度地充填的粒状材料，例如钢粒、玻璃球、氧化铝、硅石、金钢砂或任何其它非常硬的粒状材料。
包围芯部的装置最好由包围芯部的许多板组成，当产生运动时，这些板可以彼此相对地沿芯部横向运动，以便对芯部施加剪切力。这些板可以由弹性材料层分开，也可以不由弹性材料层分开。例如，这些板可以由位于板与板之间的橡胶层分开，以便形成包围芯部的整体结构。可选择地，包围芯部的结构可以由一叠彼此能相对滑动的板构成，一部分板或全部板可镀有一层材料，例如聚四氟乙烯塑料(Teflon)或任何其它适当的镀层材料，以便有助于板的运动或防止板因长期腐蚀而彼此卡住。
芯部在沿其高度方向可以具有不变的或变化的直径。包围芯部的板也可以由第二组板所包围，第二组板中的板间距可以较大，这些板也可以由位于相邻板之间的弹性材料层分开。在此情况下，含有由第一组板所包围的芯部的能量吸收器插件或装置可以与支承垫分别制造，支承垫由第二组板构成，第二组板中的板由弹性材料层分开，支承垫中有一个内部空腔，分别制造的能量吸收器装置在后续阶段插入上述空腔中。能量吸收器插件可以完全嵌入较大的、由第二组板和弹性层构成的支承垫中。
本发明的能量吸收器可以用于地震隔离场合，以便将大型结构例如建筑物或桥梁与地震引起的运动或极强风引起的冲击等隔离。它们也可以用于希望隔离或缓冲任何运动、振动的场合。例如本发明的能量吸收器可以制成用于发动机或任何其它工业机械的安装垫形式。在家用场合中，本发明的能量吸收器可用在洗衣机上或甩干机上或盘子清洗机上，以便隔离振动。本发明的小型能量吸收器可作为“微隔振器”用于敏感的电子设备中，例如录像机的机构中或其它类似的场合。本发明的能量吸收器的许多应用场合仍在开发中，本发明并不仅局限于用于地震隔离的能量吸收器。
本发明也包括制造能量吸收器的方法，这种能量吸收器安装在两个物体之间，以便吸收两个物体之间产生的运动能量，这种能量吸收器包括一个由可塑性变形的能量吸收材料制造的芯部和围绕着芯部的装置，围绕芯部的装置将上述两物体之间的运动以剪切力的形式横向传给芯部，制造能量吸收器的方法还包括对芯部施加至少接近能量吸收材料剪切屈服应力的静压力的步骤。
本发明的优选实施例将通过下列附图加以说明，其中
图1表示了一个典型的普通铅-橡胶能量吸收器支座的断面，图2表示了本发明能量吸收器的第一优选形式的断面，并局部进行了分解，图3表示了组装好的、图2中所示的能量吸收器的断面，图4表示了图2～3中的能量吸收器端盖的固定方法，图5表示了本发明能量吸收器的第二优选形式，它具有圆锥形芯部，图6表示了本发明能量吸收器的第三优选形式，它具有抛物线形芯部，图7表示了本发明能量吸收器的第四优选形式的断面，图8表示了与图2和图3相似的本发明能量吸收器的第五优选形式，其芯部由若干个分别插放的能量吸收材料扇形块构成，这些扇形块压放在相应位置上，图中表示了两个这种压放到位的扇形块，图9表示了图8中所示的能量吸收器，其中全部扇形块均已压放到位，并且安装了能量吸收器的全部两个端盖，图10表示了具有双棱形芯部的本发明能量吸收器的第六优选形式，图11表示了具有卵形芯部的本发明能量吸收器的第七优选形式，图12表示了本发明能量吸收器的第八优选形式，其中的芯部在朝向两个端部的方向上直径变大，图13表示了图12中的能量吸收器的水平断面，图14表示了本发明能量吸收器的第九优选形式，图15表示了本发明能量吸收器的第十优选形式，图16表示了本发明能量吸收器的第十一优选形式，其中能量吸收器的板的内边缘增大，此内边缘围绕着含有芯部的腔。
图17表示了本发明能量吸收器的第十二优选形式，其中包括嵌在围绕着芯部的弹性材料中的第一板结构和嵌在围绕着第一结构的弹性材料中的第二板结构，图18表示了与图17相似的本发明能量吸收器的第十三优选形式，其中在板和弹性材料的第一和第二板结构之间有较大的空隙，图19表示了本发明能量吸收器的第十四优选形式，它包括围绕着芯部的第一板和弹性层结构以及第二板结构，其中，芯部和第一板-弹性材料结构作为一个插件嵌在第二板结构中，图20表示了与图19相似的本发明能量吸收器的第十五优选形式，但其中，由芯部和被弹性材料层分隔的第一组板组成的插件沿着第二板-弹性层结构的整个高度延伸，图21表示了与图20相似的本发明能量吸收器的第十六优选形式，其中的芯部沿着第一和第二组板-弹性材料结构的整个高度延伸，图22表示了本发明能量吸收器的第十七优选形式，其中，由芯部和被弹性材料层分隔的第一板结构组成的插件围在垂直的板中，这些垂直板位于上述插件与相邻的第二板和弹性层结构之间，图23表示了本发明的两个能量吸收器的断面，这两个能量吸收器用于吸收沿着杆或类似结构纵向的运动，例如由风载引起的运动，图24表示了两个能量吸收器的另一种布置，它也是用于吸收沿着杆或类似结构纵向的运动的，图25表示了一个用于试验本发明能量吸收器的实验台，以及图26和图27是两个莫尔圆，在对本发明的能量吸收器进行描述时将参考它们。
图1表示了一个典型的、已知的能量吸收器的断面，它包括一个铅-橡胶支座，例如象美国专利4，117，637中所描述的那样。支座包括一个弹性支承垫10，支承垫10由橡胶层1和钢板层2按三明治结构彼此相间地构成。支座具有一个铅制的能量吸收芯部3。支座的顶部和底部具有可替换的连接板4，以便在地震隔离场所能够通过穿过连接板4的螺栓将支座固定到建筑，桥梁或类似结构的基础件上。在不使用连接板4的情况下，可以在需要安放支座的基础件上加工出浅的凹座，支座可以置于此凹座中以防止水平方向的运动。在使用中，当支座在地震中或在风载下发生水平方向变形时，支座承受着包括剪切力在内的多种力的作用。剪切力作用在芯部3上。当支座发生运动时，芯部不断地前后变形。
图2和图3表示了本发明能量吸收器的第一优选形式。此能量吸收器的整体结构与图1中的能量吸收器基本相似，它也有一个能量吸收芯部3和围绕着芯部的装置，这种围绕芯部的装置通过板2将运动横向传给芯部，在相邻的板2之间夹有弹性材料层1。弹性材料可以是天然或人工合成橡胶，或是橡胶复合物或其它任何适当的弹性材料。板可由金属制造，最好由钢材或其它任何硬金属，碳纤维或类似材料制造。此能量吸收器也有连接板或端板4。在某些情况下，橡胶片和钢板可通过硫化橡胶或通过粘接剂或焊料粘结在一起，以便构成围绕着芯部3的分层钢-橡胶结构。放置铅芯的孔可以事先加工在每一层上，也可以在组装之后加工出来。芯部可以直接铸在上述孔中或以紧配合的方式压进孔里，后面将对这方面进行进一步的说明。按这种方式，芯部为圆柱形，但也可以具有任何其它希望的形状，同时能量吸收器的总体形状，包括围绕芯部的结构，可以是圆柱形，方形，长方形或任何其它希望的形状。
在图2和图3所示的本发明的能量吸收器中，芯部3略长于围绕它的支承结构的高度，并且当含有弹性层的支承结构收缩时，芯部插进端板4上的孔5中。在制造过程中，按箭头A的方向基本垂直于板地拉伸支承结构，直到支承结构能容纳芯部3的长度。然后将端盖6固定到芯部3每个端部处的孔5中，并释放拉伸力。图2表示移走了端盖6的情况。而图3表示安装好端盖6的情况。当释放支承垫时，弹性层1中的弹性收缩对芯部3施加了静压力。由于支承垫的垂直和水平变形是大致相等的，芯部表面上每单位面积上的力，即压力基本是静压力。
在至少接近和最好超过芯部能量吸收材料剪切屈服应力的静压力下对芯部材料施加预应力，可使芯部材料将始终处于受压状态。对于铅制芯部来说，在环境温度下的屈服剪切应力约为10.5MPa，对其施加10MPa或更大的压力较为理想。这种静压力的影响可以通过图26和图27所示的莫尔圆加以简略解释，莫尔圆能够在两个方向上表示应力张力。施加在物体上的静压力可确定为作用其上的三个主应力的三分之一。在图26中，静压力为零，并且拉伸应力6x′和主压应力6y以及两个最大剪切应力6xy′在数值上都分别相等。在图27中，大小等于剪切应力6xy′的静压力P已作用在物体上。而最大拉伸应力为零，使得物体始终处于受压状态。因此，此物体不会因拉伸破坏。
图4表示了一种用于固定端盖6的布置，但也可以使用任何其它适当的布置。在图4中，如图所示端板4上孔5的边界为锯齿形，使得当按箭头B的方向将端盖6压进时(如前述，此时按图2所示箭头A的方向拉伸能量吸收器)，保持在端盖6中的开口簧环7在连续倾斜表面8上滑过，直到开口簧环7卡在槽9中将此端盖定位为止，图4只表示出了吸收器的顶部孔5，省略了底部孔。在每个锯齿形台阶之间，端盖都可以暂停，使得在对芯部施加全部压力之前，可以对支承垫进行另一硫化加工处理。可以对每个端盖提供多个开口簧环。当端盖定位时，整个装置可嵌入橡胶或类似材料中并作进一步硫化处理。
图5表示了本发明能量吸收器的另一优选形式，它也包括芯部3和围绕芯部的装置，围绕芯部的装置具有三明治结构，在两个相邻的刚性板2之间夹有一弹性材料层1。在此实施例中，如图所示，芯部3基本为圆锥形。芯部由铅材料制造，铸造或在高压下挤压到位。在本发明的这个和其它能量吸收器中，板的边缘最好略向芯部延伸，例如伸出若干毫米，并伸进芯部材料。当芯部3为铸造定位时，铅材料将在板的边缘之间流动。当芯部在力的作用下挤压到位时，适当加热的铅将也绕着伸出的板边缘“流动”。
图5的能量吸收器可以用作地震隔离支座，并利用支座所支承的结构重量对能量吸收器芯部3施加静压力。由钢材制造的一般为圆柱形的端件10固定在支座的顶部端板4上，例如端件10可与端板4制成一件，端件10绕着容纳芯部3的孔布置。如图所示端件10相对于端板4上的孔直径最好具有加大的直径，但也可以具有相同或略小的直径。在中空的端件10中安装端盖11，端盖11压在芯部3上。端盖的顶面突出在端件10的侧边之上，并至少承受支承座上方结构的部分重量。结构的重量将力传递到芯部3的端部，产生所需要的静压力。端盖11可以通过具有曲折下表面的活塞12作用于芯部3，以便保证对芯部3的好的接触和力的传递。可以在端盖11和活塞12之间放置一个橡胶传递元件13。
图6所示的本发明能量吸收器的形式与图5中的非常相似，不同的是能量吸收芯部3为抛物线形。正如进一步将描述的，本发明中的能量吸收芯部还可以有其它形状。在图6的能量吸收器中，芯部并没有伸到围绕芯部的钢板-弹性层结构的底部。这就减小了能量吸收器的初始刚度，例如在地震隔离场合，不足以使铅制芯部产生变形的轻微地震和强风将通过铅制芯部端头之下的支承垫部分的变形而承受。因此，建筑和桥梁等结构将可以与这种轻微地震或强风等引起的载荷隔震。对本发明的任何能量吸收器都可以进行相似的设计。
图7表示了本发明能量吸收器另一优选形式，在这种结构中，能量吸收器具有一个圆柱形的芯部。力也是通过安装在端件10中的端盖11，经过活塞12和中介弹性传递元件13从芯部的两端传到芯部3的。在此实施例中，剪切力传到芯部时起传递运动作用的、围绕着芯部的装置由一叠板14组成，这些板14与前面已描述过的图中的能量吸收器板2相同，可由钢或任何其它合适的材料制造。相同的板或全部板可以镀有聚四氟乙烯塑料(Teflon)或类似材料，以便减小板与板之间的摩擦和/或防止板遭受腐蚀。传到支座上的运动将引起叠板中板的彼此相对滑动，将剪切力传到芯部，以便如前述一样地吸收能量。金属销16也可以穿进板14和端板4上的孔中，如图所示，以保证铅制芯部均匀变形。
在图5至图7中，为了清楚地表示细节，对端件10、端板11、活塞12和弹性元件13的布置进行了放大表示，并未按相对能量吸收器其它部分的比例来表示。
图8和图9表示了将铅制芯部3插入本发明能量吸收器的一种方法，而不是象图2和图3中表示的将实心单件芯部压入到位。芯部可由若干单独的扇形块构成，如图所示，这些扇形块被压入相应位置。图8表示了两个已经压入的扇形块17，而图9表示了由许多铅制扇形块17组成的完整芯部，此芯部已紧紧地压在了一起。作为将每个扇形块压入到位操作的一部分，要对扇形块施加足够的力，以便如前所述使扇形块17的铅材料能在伸出的板边缘之间挤过。在将扇形块挤压到位的过程中，板2和弹性层1的结构可按对图2和图3的描述而拉伸，固定最后的端盖6，然后释放拉伸力，使得能量吸收器芯部上作用有静压力。
图10和11分别表示了具有双棱形芯部3和卵形芯部3的本发明能量吸收器。在这两种情况下，口部3a连通着芯部腔和端板4上的孔，通常孔由端盖6封盖。端盖6可以通过图2至图4所描述的开口簧环布置进行定位，或用任何其它适当的布置方式定位。为了制造这种能量吸收器，支承结构按前述方法弹性地拉伸，熔化的或加热的铅通过口部3a注入或在压力下压入并充满芯部腔，以形成能量吸收芯部3。然后固定端盖6，并释放拉伸力，使得由于支承垫弹性材料层的弹性收缩对芯部施加静压力。端盖6最好通过一个活塞和位于端盖6和活塞之间的弹性元件作用于芯部，与图5和图7中的端盖11、弹性元件13和活塞12的布置相似。
图12表示了这样一种本发明能量吸收器，其芯部直径向其端部逐渐增大。这对于减小塑性变形和/或对改进芯部的刚度或使用寿命是有益的。正如所知，芯部不必沿围绕结构的整个高度延伸。这种芯部，或直径不变的芯部或其它形状的芯部在俯视图中可以具有椭圆形状，如图13所示。
在图14的本发明能量吸收器中，芯部通过硫化方法或粘结剂或类似材料与端板4粘接在一起。在图15的能量吸收器中，端板通过螺栓18定位，紧固的螺栓18有助于提供或保持芯部所需的静压力。
在图16的能量吸收器中，围绕芯部的板-弹性层结构中的板2具有加大的内边。如图所示，边的形状可为多种多样，并且这种边缘加大增强了支承垫和芯部之间的相互作用，使得剪切力在能量吸收器上分布得更均匀。
图17和图18表示了与前面描述过的能量吸收器相似的本发明能量吸收器，其中的芯部由板的三明治结构所包围，这种结构由多层刚性板和相邻板之间的弹性材料层例如橡胶层所组成。然而，在图17和图18的能量吸收器中，其芯部由板2和粘结弹性层第一结构所包围，而第一结构又由板19和粘接弹性层第二结构所包围。如图所示，板19可以比板2彼此分离的间距更大，板19可以延伸到第一组板2的位置，或如图18所示，在断面上可以距板2分开一定距离。所有的板2和板19都嵌在弹性材料中，如图所示。
图19、20、21和22表示了相似的本发明能量吸收器，其中的芯部由板-弹性层第一结构所包围，而第一结构又由第二相似结构包围。这里的板19也可以比板2分开得更远。由第一结构包围的能量吸收芯部3可以只占第二组板高度的一部分，同时第二组板之间有弹性材料，如图19所示，或如图21所示芯部可与第二组板同高，其中第一结构由板2和粘接到板2上的弹性材料层构成。如图20所示，能量吸收芯部3也可以只占板-弹性层第一结构高度的一部分或如图21所示芯部3可与第一包围结构同高。图22表示了这样一种能量吸收器，其中垂直延伸的板20布置在插件和第二包围结构之间。
在图19至图22的能量吸收器中，由板2及弹性材料1和由它们所包围的芯部3或类似物组成的装置可视为能量吸收器的插件。插件可以与由板19和弹性材料层组成的装置分别制造。在图20和图21的实施例中，这两种装置可以分别加工，然后较小的装置可插进含有板19的较大的装置中。在图19和图22的实施例中，可先制造较小的插件，然后确定插件在总结构中的位置，使其嵌在其中。
图23表示了这样一种本发明能量吸收器，其中的芯部3在朝向芯部两端方向上的直径逐渐加大。在图示的情况下，配置了两个这种能量吸收器，用于吸收风载引起的沿杆方向的运动，或用于支撑建筑结构中底板的运动。阻尼器21的一侧与连接件22固定，另一侧与叉形连接件23连接，使得沿箭头C方向施加的力将得到缓冲。
图24表示了两个本发明能量吸收器24，它们同样与杆件25和26以及元件27连接，用于吸收图示箭头C方向上的力。
图25表示了用于试验本发明能量吸收器的实验台。实验台上装有如前所述的、具有芯部3的一台能量吸收器。叉架28固定了能量吸收器的两端。静压力通过活塞29作用于能量吸收器的铅制芯部上，如对图5至图7所进行的描述，活塞29装在相似的端件30中。压力可以由液压油缸(未示出)按箭头E的方向施加在活塞29上。连接在能量吸收器中部的臂31在实验中按箭头F所示的方向往复运动。往复运动的频率和振幅可以改变。往复运动也可以由液压油缸驱动。
本发明的能量吸收器具有延长的工作寿命，同时降低了能量吸收材料的等级。下面对实验结果的描述将进一步说明本发明实验1如图25所示，能量吸收器安装在实验台上，能量吸收器由14块均匀间隔布置的淬硬的钢板组成，钢板的尺寸为90mm×76mm，厚度为2.5mm，在板之间夹有一层1.6mm厚的橡胶层。芯部腔由钢板层上直径为30mm的同心孔和橡胶层上直径为32mm的同心孔构成。芯部含有99.9%的纯铅。实验台对能量吸收器施加水平的位移循环，位移的幅度为±5mm，力为22KN，频率为每分钟2循环。在实验过程中，液压缸作用在铅制芯部的两端，对芯部施加约为60MPa的静压力。在20，000次实验循环之后，阻尼力和每循环所吸收的能量仍在初始值的20%之内。在20，000次循环后，从实验台上移走能量吸收器，并将其锯为两半。通过对芯部的铅材料进行观测检查，发现芯部仍处于良好的状态。
实验2按同样的方法对与实验1中相同的能量吸收器支承垫进行实验，所不同的是实验台不对铅制芯部施加静压力。在不到100次实验循环时，阻尼力和每循环所吸收的能量便略小于初始值的50%了。
实验3制做一台由22块尺寸为90mm×50mm、厚度为2.75mm的钢板组成的能量吸收器。每块相同的钢板上镀有聚四氟乙烯塑料(Teflon)。芯部由直径为30mm的圆柱形塞构成。能量吸收器装在图25所示的实验台上进行实验，实验条件与实验1的完全相同。在5000次循环之后，阻尼力和所吸收的能量仍在初始值的20%之内。
上面描述了包括多种优选形式在内的本发明。对于本领域中的一般技术人员来说对本发明进行变化和修改是容易的，因此本发明将由权利要求所限定。
权利要求
1.一种安放在两个物体之间的能量吸收器，用于吸收两个物体之间产生的运动能量，这种能量吸收器包括一个由能够塑性变形的能量吸收材料制造的芯部和包围着芯部的装置，包围芯部的装置对芯部施加至少接近于能量吸收材料剪切屈服应力的近似静压力，并且在这种诱发的运动过程中，上述装置将上述物体之间的运动以剪切力的形式传到芯部。
2.根据权利要求1的能量吸收器，其特征在于施加在芯部上的静压力超过能量吸收材料的剪切屈服应力。
3.根据权利要求2的能量吸收器，其特征在于施加在芯部上的静压力为10MPa或更大。
4.根据权利要求3的能量吸收器，其特征在于施加在芯部上的静压力超过20MPa。
5.根据权利要求1的能量吸收器，其特征在于芯部由铅材料制造。
6.根据权利要求1的能量吸收器，其特征在于包围芯部的装置包括包围芯部的板，在上述诱发的运动中，这些板能彼此相对地沿芯部横向运动，以便将剪力传给芯部。
7.根据权利要求6的能量吸收器，其特征在于包围芯部的结构也包括多层弹性材料层，这些弹性材料层在相邻板之间延伸并固定到这些板上，形成包围芯部的整体结构。
8.根据权利要求7的能量吸收器，其特征在于包围着芯部并对芯部施加静压力的装置也包括至少一个固定在能量吸收器上的端盖，此端盖通过包围芯部的整体结构的弹性收缩作用于芯部，上述整体结构在能量吸收器的制造过程中受到拉伸作用。
9.根据权利要求6的能量吸收器，其特征在于包围着芯部并对芯部施加静压力的装置包括至少一个端盖用于承受能量吸收器所支承的结构重量，以便使端盖作用于芯部，对其施加上述静压力。
10.根据权利要求9的能量吸收器，其特征在于端盖通过位于端盖和芯部之间的一个活塞作用于芯部。
11.根据权利要求10的能量吸收器，其特征在于在端盖和活塞之间有一个弹性材料元件。
12.根据权利要求1的能量吸收器，其特征在于芯部在其整个高度上具有不同的直径。
13.根据权利要求7的能量吸收器，其特征在于围绕芯部的板和弹性材料层整体结构由板和弹性材料层第二结构所包围，第二结构中的弹性材料层在相邻板之间延伸，并固定到板上，板与板之间具有较大的空间。
14.一种安放在两个物体之间的能量吸收器，用于吸收两个物体之间产生的运动能量，这种能量吸收器包括一个由能够塑性变形的能量吸收材料制造的芯部以及一个包围芯部的整体结构，上述整体结构由一系列间隔开的平行板和在板之间延伸并固定到板上的弹性材料层所组成，通过板与板之间弹性材料层的弹性收缩对芯部施加至少接近能量吸收材料剪切屈服应力的近似静压力，在能量吸收器的制造过程中，上述弹性材料层受到拉伸。
15.根据权利要求14的能量吸收器，其特征在于芯部由铅材料制造。
16.根据权利要求15的能量吸收器，其特征在于芯部上施加有基本超过铅的剪切屈服应力的静压力。
17.一种安放在两个物体之间的能量吸收器，用于吸收两个物体之间产生的运动能量，这种能量吸收器包括一个由能够塑性变形的能量吸收材料制造的芯部以及一个包围芯部的整体结构，上述整体结构由一系列间隔开的平行板和粘结在板与板之间的弹性材料层所组成，通过上述整体结构中弹性层的弹性收缩对芯部施加至少接近能量吸收材料剪切屈服应力的近似静压力，在能量吸收器的制造过程中，上述弹性材料层受到拉伸，能量吸收器还包括一个第二结构，第二结构由一系列间隔开的平行板和在板之间延伸并粘结到上述板上的弹性材料组成，上述板之间具有较大的空间，并且这些板包围着上述整体结构。
18.根据权利要求17的能量吸收器，其特征在于芯部由铅材料制造。
19.根据权利要求18的能量吸收器，其特征在于芯部上施加有基本超过芯部能量吸收材料剪切屈服应力的静压力。
20.一种制造能量吸收器的方法，这种能量吸收器安放在两个物体之间，以便吸收两个物体之间产生的运动能量，能量吸收器包括一个由能够塑性变形的能量吸收材料制造的芯部和包围着芯部的装置组成，包围芯部的装置能将上述两物体之间的运动以剪切力的形式传给芯部，这种制造方法包括对芯部施加至少接近能量吸收材料剪切屈服应力的静压力的步骤。
21.根据权利要求20的方法，其特征在于此方法包括对芯部施加大于能量吸收材料剪切屈服应力的静压力。
22.根据权利要求21的方法，其特征在于此方法包括对芯部施加10MPa或更大的静压力。
23.根据权利要求21的方法，其特征在于此方法包括对芯部施加超过20MPa的静压力。
24.根据权利要求21的方法，其特征在于此方法包括用铅材料制造芯部。
25.一种制造能量吸收器的方法，这种能量吸收器安放在两个物体之间，以便吸收两个物体之间产生的运动能量，能量吸收器包括一个整体结构，整体结构由许多被弹性材料层分开的板组成，弹性材料层在相邻板之间延伸并固定到板上，能量吸收器还包括一个穿过板和穿过板与板之间弹性材料层的空腔，对上述整体结构施加拉伸力，使上述空腔略微加大，用可塑性变形的能量吸收材料充填上述空腔，形成能量吸收器的芯部，释放上述拉伸力，使整体结构收缩，从而对芯部施加一个静压力。
26.根据权利要求25的方法，其特征在于静压力超过芯部能量吸收材料的剪切屈服应力。
27.根据权利要求26的方法，其特征在于此方法包括通过将能量吸收材料扇形块压进空腔而充填上述空腔，还包括在插入之后将每个扇形块压制成芯部，并且压力应足以使包围空腔的上述板的周边嵌入能量吸收材料。
28.根据权利要求26的方法，其特征在于此方法包括通过加热制做能量吸收芯部的材料并迫使其流入空腔而充填上述腔。
29.根据权利要求27的方法，其特征在于能量吸收材料为铅。
30.根据权利要求26的方法，其特征在于此方法包括将上述整体结构插入第二结构，第二结构由一系列间隔开的平行板以及在板之间延伸并固定到板上的弹性材料所组成，上述插入的结果使得上述整体结构嵌入上述第二结构。
全文摘要
一种安放在两个物体之间用于吸收两个物体之间产生的运动能量的能量吸收器包括一个由可塑性变形的能量吸收材料例如铅制造的芯部和包围芯部的装置，包围芯部的装置由钢板和橡胶层按三明治结构构成，这种装置对芯部施加近似静压力，并且在产生运动的过程中能将运动以剪切力的形式传给芯部。施加在芯部上的静压力最好超过芯部能量吸收材料的剪切屈服应力。
文档编号F16F7/12GK1108336SQ9410223
公开日1995年9月13日 申请日期1994年3月7日 优先权日1994年3月7日
发明者威廉·亨利·罗宾逊 申请人:工业研究有限公司