其一端置于防护套筒I的外部，另一端置于防护套筒I的内部；置于防护套筒I外部的传力钢板2 —端与防护套筒I的左端有一定间距，置于防护套筒I内部的传力钢板2另一端与防护套筒I的封闭端留出一定间距，该间距大小与SM丝7的应变大小有关，保证传力钢板2受拉压时能从防护套筒I内穿入穿出；
传力钢板2的上、下面固定安装有第二带齿钢板组4，第二带齿钢板组4为两块长度相等的带齿钢板；
第一带齿钢板组3、第二带齿钢板组4、传力钢板2的宽度大小一致，且小于防护套筒I内部顶层、底层的宽度；
所述齿轮5位于第一带齿钢板与第二带齿钢板之间，形成齿轮齿条啮合活动连接；齿轮5在第一带齿钢板组3与第二带齿钢板组4之间共有6个，沿防护套筒I中心轴线方向对称布置；
齿轮5两端固定连接有齿轮盘6，沿水平方向在防护套筒I的左右端面上设有圆孔；在齿轮盘6圆周面的左右端面开设有盲孔；齿轮盘6的外径大于齿轮5的大径，齿轮5-齿轮盘6组成大传动比的位移放大装置；
SMA丝7沿防护套筒I长度方向上分成4段，防护套筒I两端SMA丝7 —端穿过防护套筒I并用锁紧螺母8锁紧，SMA丝7的另一端穿过与防护套筒I相邻的齿轮盘盲孔并锚固，中间2段SMA丝7与其相邻的两个齿轮盘盲孔锚固连接并拉紧；
限位条9位于齿轮盘6外端面对应的防护套筒I内部的前后壁面上，该限位条9限制齿轮5发生横向错位，保证齿轮齿条啮合传动精度。
[0025]本发明的特点:
本发明是利用SMA形状记忆合金的超弹性性能工作的，SMA在受力状态下其内部晶体结构发生变化从而吸收和释放由外力、位移表现的能量，能够很好的反映出土木建筑结构在地震作用下的动力反应特点。基于SMA材料的齿轮式自复位阻尼器在受轴向拉压作用时，通过传力钢板与防护套筒的相对运动，SMA丝均会拉伸耗能，拉压作用结束时，可实现自复位。正是基于上述特点，可以将本发明合理安装于结构中特定部位，从而快速响应于安装有本发明的土木建筑工程结构在地震作用下的动力反应，耗散应由工程结构本体消耗的部分地震能量，实现了有效降低工程结构损坏程度。
[0026]本发明的工作方法及具体工作过程:
本发明的工作方法及具体工作过程分为两种情况，每一种情况又分为两个阶段。
[0027]第一种情况:受拉工况。如图6所示，本发明在初始状态下受拉力为零。
[0028]受拉耗能阶段:随着两端拉力的增大，传力钢板与防护套筒发生相对运动，带动带齿钢板运动，同时带动齿轮转动，齿轮盘直径较大，产生位移放大效应，拉动SMA丝伸长，由于SMA的高阻尼特性，SMA伸长的过程中耗散能量，直到伸长至最大状态。
[0029]受拉复位阶段，当外力减小，利用形状记忆合金材料良好的超弹性和形状记忆性两大优点，使SMA丝自动复位到原来长度，并带动齿轮将阻尼器构件拉回到原来长度，消除残余变形，实现自复位。
[0030]第二种情况:受压工况。如图7所示，本发明在初始状态下受压力为零。
[0031]受压耗能阶段:随着两端压力的增大，传力钢板与防护套筒发生相对运动，带动带齿钢板运动，同时带动齿轮转动，齿轮盘直径较大，产生位移放大效应，拉动SMA丝伸长，由于SMA的高阻尼特性，SMA伸长的过程中耗散能量，直到伸长至最大状态。
[0032]受压复位阶段:当外力减小，利用形状记忆合金材料良好的超弹性和形状记忆性两大优点，使SMA丝自动复位到原来长度，并带动齿轮将阻尼器构件拉回到原来长度，消除残余变形，实现自复位。
【主权项】
1.一种基于SMA材料的齿轮式自复位阻尼器，其特征在于:包括防护套筒(I )、传力钢板(2)、第一带齿钢板组(3)、第二带齿钢板组(4)、齿轮(5)、齿轮盘(6)、SMA丝(7)、锁紧螺母(8)、限位条(9);所述防护套筒(I)关于其中心轴线方向呈对称布置，沿防护套筒(I)中心轴线方向的防护套筒(I) 一端开设方孔，另一端封闭且外接焊接固定板；防护套筒(I)内部的顶层、底层水平焊接设置有第一带齿钢板组(3);传力钢板(2)从带有方孔的防护套筒(I)一端水平穿入，其一端置于防护套筒(I)的外部，另一端置于防护套筒(I)的内部；传力钢板(2)的上、下面固定安装有第二带齿钢板组(4);所述齿轮(5)位于第一带齿钢板与第二带齿钢板之间，形成齿轮齿条啮合活动连接；齿轮(5)两端固定连接有齿轮盘(6)，沿水平方向在齿轮盘(6)圆周面、防护套筒(I)的左右端面上设有圆孔；SMA丝(7)从防护套筒Cl)的一端进入，穿过齿轮盘(6)，由防护套筒(I)的另一端穿出，并且SMA丝(7)的两端用锁紧螺母(8)锁紧在防护套筒(I)上。2.根据权利要求1所述的一种基于SMA材料的齿轮式自复位阻尼器，其特征在于:所述的防护套筒(I)开设方孔一端伸出有突出部，该突出部内设有与方孔大小一致的孔。3.根据权利要求1所述的一种基于SMA材料的齿轮式自复位阻尼器，其特征在于:所述的第一带齿钢板组(3)、第二带齿钢板组(4)、传力钢板(2)的宽度大小一致，且小于防护套筒(I)内部顶层、底层的宽度。4.根据权利要求1所述的一种基于SMA材料的齿轮式自复位阻尼器，其特征在于:所述的置于防护套筒(I)外部的传力钢板(2) —端与防护套筒(I)的左端有一定间距，置于防护套筒(I)内部的传力钢板(2)另一端与防护套筒(I)的封闭端留出一定间距，该间距大小与SMA丝(7)的应变大小有关。5.根据权利要求1所述的一种基于SMA材料的齿轮式自复位阻尼器，其特征在于:所述的齿轮(5)在第一带齿钢板组(3)与第二带齿钢板组(4)之间共有6个，沿防护套筒(I)中心轴线方向对称布置；在齿轮盘(6)圆周面的左右端开设有盲孔，SMA丝(7)沿防护套筒(I)长度方向上分成4段，防护套筒(I)两端SMA丝(7) —端穿过防护套筒(I)并用锁紧螺母(8)锁紧，SMA丝(7)的另一端穿过与防护套筒(I)相邻的齿轮盘盲孔并锚固，中间2段SMA丝(7 )与其相邻的两个齿轮盘盲孔锚固连接并拉紧。6.根据权利要求1所述的一种基于SMA材料的齿轮式自复位阻尼器，其特征在于:所述的齿轮盘(6)的外径大于齿轮(5)的大径，齿轮(5)-齿轮盘(6)组成大传动比的位移放大装置。7.根据权利要求1所述的一种基于SMA材料的齿轮式自复位阻尼器，其特征在于:所述的限位条(9)位于齿轮盘(6)外端面对应的防护套筒(I)内部的前后壁面上，该限位条(9)限制齿轮(5)发生横向错位。
【专利摘要】本发明涉及土木工程耗能减振与防灾减灾控制技术领域，尤其是一种基于SMA材料的齿轮式自复位阻尼器。所述的阻尼器包括防护套筒、传力钢板、第一带齿钢板组、第二带齿钢板组、齿轮、齿轮盘、SMA丝、锁紧螺母、限位条。本发明结构简单、经济适用、性能可靠、使用寿命长，采用超弹性形状记忆合金材料SMA，通过传力钢板-齿轮-齿轮盘组成的大传动比的位移放大式机械运动系统，实现了本发明优良的耗能功能和自复位功能，快速响应于安装有本发明的土木建筑工程结构在地震作用下的动力反应，耗散应由工程结构本体消耗的部分地震能量，实现了有效降低工程结构损坏程度。
【IPC分类】E04B1/98
【公开号】CN104912228
【申请号】CN201510356582
【发明人】张勇
【申请人】张勇
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月25日