一种金属阻尼器的设计方法与流程

技术特征：

1.一种金属阻尼器的设计方法，其特征在于：阻尼器的C形金属板为一变宽度的等厚金属板，其外形曲线及刚度的设计包括以下步骤：

第一步：求解阻尼器内、外轮廓曲线；

(a)根据安装尺寸的要求确定阻尼器椭圆中心线的长轴a、短轴b，椭圆弧起点、终点对应于椭圆参数方程中的圆心角θ_S、θ_E；

(b)根据等刚性设计方法，建立阻尼器力学模型，得出阻尼器截面宽度H_θ随圆心角θ的变化关系，具体如下：

$H_{\mathrm{\θ}}=\frac{F_{n\mathrm{\θ}}+\sqrt{{F_{n\mathrm{\θ}}}^2+24\·{\mathrm{\σ}}_y\·B\·M_{\mathrm{\θ}}}}{2\·{\mathrm{\σ}}_y\·B}---\left(1\right)$

其中：B为阻尼器设计厚度；σ_y为材料屈服强度；Fy为设计屈服力；

$\mathrm{\α}=\arctan \left(\frac{b({\mathrm{sin\θ}}_S-{\mathrm{sin\θ}}_E)}{a({\mathrm{cos\θ}}_S-{\mathrm{cos\θ}}_E)}\right)---\left(2\right)$

$F_{n\mathrm{\θ}}=F_y\·cos\left(\arctan \right(\frac{tan\mathrm{\α}+\frac{b\·\cot \mathrm{\θ}}{a}}{1-tan\mathrm{\α}\·\frac{b\·\cot \mathrm{\θ}}{a}}\left)\right)---\left(3\right)$

$M_{\mathrm{\θ}}=F_y\·\frac{|a\·tan\mathrm{\α}\·cos\mathrm{\θ}-b\·sin\mathrm{\θ}+b\·{\mathrm{sin\θ}}_S-a\·tan\mathrm{\α}\·{\mathrm{cos\θ}}_S|}{\sqrt{{\tan }^2\mathrm{\α}+{(-1)}^2}}---\left(4\right)$

(c)根据固定螺栓或销钉的材料强度、加工水平及设计需求等确定连接耳板处的开孔及外形尺寸；

第二步：求解阻尼器设计刚度

(a)根据能量法原理，建立阻尼器变性能计算模型，得出弹性变形极限Ux计算公式如下：

$U_x={\mathrm{\ϵ}}_y\·\frac{2\·{{\mathrm{\Δ}}_{{\mathrm{\θ}}_m}}^{0.5}}{H_{\max }\·({\tan }^2\mathrm{\α}+1)}\·{\∫}_{{\mathrm{\θ}}_S}^{{\mathrm{\θ}}_E}{{\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{\θ}}}^{0.5}\·\sqrt{{(-a\·cos\mathrm{\θ})}^2+{(b\·sin\mathrm{\θ})}^2}{d}_{\mathrm{\θ}}---\left(5\right)$

其中：εy为材料的屈服应变；

$H_{max}=\sqrt{\frac{6}{B\·{\mathrm{\σ}}_y}\·\frac{F_y\·{\mathrm{\Δ}}_{{\mathrm{\θ}}_m}}{\sqrt{{\tan }^2\mathrm{\α}+{(-1)}^2}}}---\left(6\right)$

Δ_θ＝|a·tanα·cosθ-b·sinθ+b·sinθ₀-a·tanα·cosθ₀| (7)

${\mathrm{\Δ}}_{{\mathrm{\θ}}_m}=|a\·tan\mathrm{\α}\·{\mathrm{cos\θ}}_m-b\·{\mathrm{sin\θ}}_m+b\·{\mathrm{sin\θ}}_0-a\·tan\mathrm{\α}\·{\mathrm{cos\θ}}_0|---\left(8\right)$

${\mathrm{\θ}}_m=\arctan \frac{-b}{a\·tan\mathrm{\α}}---\left(9\right)$

(b)求出阻尼器的一次刚度计算公式：

$K_1=\frac{F_y}{U_x}---\left(10\right).$