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自复位FSMA复合阻尼器及其工作方法


技术摘要:
本发明提供一种自复位FSMA复合阻尼器,包括外板及位于外板中部的内板,所述外板与内板之间采用多个预紧螺栓压紧连接,所述外板与内板之间设有SMA绞线,所述SMA绞线两端分别均固定在外板的顶面或是底面,SMA绞线中部固定在内板上。本装置结构简单,设计合理,实现了阻尼  全部
背景技术:
现有的摩擦耗能阻尼器多未进行震后自复位性能的设计,同时,具有自复位性能 的摩擦耗能阻尼器多采用的是预应力钢绞线或形状记忆合金等等,利用这些外加部件所提 供的反力来实现阻尼器震后的自复位功能。2018年01月19日,国家知识产权局授权公告了 “一种二阶摩擦阻尼器及减震方法”的发明专利(公告号为:CN  106013922  B),该发明涉及 一种二阶摩擦阻尼器,一种二阶摩擦阻尼器包括一阶摩擦单元和二阶摩擦单元,一阶摩擦 单元和二阶摩擦单元通过焊接串联;一阶摩擦单元包括下连接板、下摩擦板、一阶主板、上 摩擦板、上连接板,通过高强螺栓将上连接板、一阶主板、下连接板连接;二级摩擦单元包括 角钢A、角钢B、摩擦板、垫板、二级主板,通过高强螺栓将角钢A、角钢B、二级主板连接。该阻 尼器通过高强螺栓预压力,调节起滑力。中、小震作用下启动一阶摩擦单元,大震时一阶摩 擦单元和二阶摩擦单元同时工作。当外力小于一阶摩擦起滑力时,一阶摩擦单元未启动;当 外力大于等于一阶摩擦起滑力并且小于二阶摩擦起滑力时,一阶主板相对上摩擦板和下摩 擦板运动;当外力大于等于二阶摩擦起滑力时,二阶主板相对摩擦板运动,一阶和二阶摩擦 单元同时耗能。该技术方案的缺陷在于该阻尼器不具备震后自复位能力,其在震时发生的 耗能变形将被保留,这将导致阻尼器在结构发生余震时或下次地震中难以发挥设计性能, 甚至失效。 2018年02月02日,国家知识产权局授权公告了一种“SMA合金丝材自复位阻尼器” 的发明专利(公告号为:CN  206957318  U),该发明专利包括U形卡槽和位于U形卡槽内可移 动的导棒,U形卡槽包括一对侧板和底板,侧板的两端均对应设置有第一长圆孔和第二长圆 孔,底板上设置有第一连接件;导棒的长度小于U形卡槽的深度,导棒的两端分别设置有第 三长圆孔和第四长圆孔,导棒远离底板的一端设置有第二连接件;第一长圆孔和第三长圆 孔内穿设有受拉运动连接棒,第二长圆孔和第四长圆孔内穿设有受压运动连接棒,受拉运 动连接棒和受压运动连接棒的两端之间均环绕有SMA合金丝材。该技术方案的缺陷在于阻 尼器的两端采用了固接受力,导致阻尼器可能进入受弯变形的工作状态,此时阻尼器的性 能将受到极大的影响。 2020年01月07日,国家知识产权局授权公告了“一种方形套筒式自复位金属摩擦 阻尼器”的发明专利(公告号为:CN  108331193  B),该发明包括外套筒和设置于外套筒内的 内筒,所述阻尼器通过两端的连接杆与外部结构相连,其中,一端的连接杆穿过外套筒的一 端与内筒的一端相连,另一端的连接杆与外套筒的另一端相连,内筒的另一端与外套筒的 另一端之间还设置有复位弹簧,所述外套筒和内筒之间设置有摩擦结构。该发明的方形套 筒式自复位金属阻尼器,通过在内筒开槽,通过在外套筒开螺栓孔来增加阻尼力,具有在受 压和手拉两种状态时自复位功能。该技术方案的缺陷在于SMA弹簧与内筒底部之间的焊点 在大震中可能发生断裂,此时,该阻尼器的受拉刚度与受压刚度将不再相等,这将大大影响 3 CN 111550112 A 说 明 书 2/4 页 结构的设计性能,使结构震时破坏的可能性增大。
技术实现要素:
本发明对上述问题进行了改进,即本发明要解决的技术问题提供一种自复位FSMA 复合阻尼器及其工作方法,实现阻尼器在正向与反向加载下具有相同的力学特性;提高摩 擦耗能与自复位的可靠性;与此同时,简化阻尼器的受力途径,便于设计、制作与安装。 本发明的具体实施方案是:提供一种自复位FSMA复合阻尼器,包括外板及位于外 板中部的内板,所述外板与内板之间采用多个预紧螺栓压紧连接,所述外板与内板之间设 有SMA绞线,所述  SMA绞线两端分别均固定在外板的顶面或是底面,SMA绞线中部固定在内 板上,用以为阻尼器提供复位所需的复位力。 进一步的,所述外板与内板的接触面均为弧面,用以随外板与内板的轴向相对位 移增加而增大两者之间的摩擦力。 进一步的,所述外板内部沿外板长度方向设有开槽,所述内板位于开槽内。 进一步的,所述SMA绞线两端采用绞线螺栓固定在外板上,所述SMA绞线中部也采 用绞线螺栓固定在内板上。 进一步的,所述外部侧部设有外板接头,所述外板接头外部设置有用以将外板接 头固定在外板上的外板接头螺栓。 进一步的,一种自复位FSMA复合阻尼器的工作方法,包括步骤如下:(1)当内板与 外板所连接的结构部位发生沿连接线的相对运动时,阻尼器发生受拉变形或者受压变形, 从而内板、外板发生相对平动,产生摩擦耗能;(2)内板、外板发生相对平动时,由于外板与 内板的接触面由于为弧形面,在内板和外板相对位移变化时,两者摩擦力增加,阻尼器的耗 能能力也随之增加;(3)同时,SMA绞线因拉伸变形而产生回弹力,提供了阻尼器复位所需的 力,由此实现阻尼器的自复位。 与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:本装置结构简单,设计合理,通过预 紧螺栓,将提供轴向相对平动自由度的开槽钢板压紧,使内板和外板之间可以发生理想的 相对平动,从而使内板和外板发生摩擦耗能;同时,安装在内板和外板的顶面和底面处的 SMA(形状记忆合金)绞线,阻尼器发生轴向的拉压变形时,SMA绞线产生的回弹力可为阻尼 器提供复位所需的复位力,同时造价低,各个部件之间均采用螺栓连接,无需焊接等工序, 可靠性更好,安装、拆卸更加便捷,该产品主要安装于多发地震带的框架结构的梁柱节点处 或者上下层梁之间,内板、外板的连接端分别与结构发生相对运动的目标部位相连,具有广 阔的应用前景。 附图说明 图1为本发明实施例立面图; 图2为本发明实施例平面图; 图3为本发明实施例侧面图; 图中:1-内板,2-外板,3-预紧螺栓,4-绞线螺栓,5-SMA绞线,6-外板接头,7-外板接头 螺栓。 4 CN 111550112 A 说 明 书 3/4 页
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