一種混合消能減振阻尼裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種耗能效果更加理想的混合消能減振阻尼裝置。包括容器、顆粒體系、粘性液體和彈簧體系，其中：顆粒體系由固體顆粒、軸承桿及固定板組成。本發(fā)明綜合顆粒阻尼器和調(diào)諧液體阻尼器的優(yōu)點，當(dāng)阻尼裝置發(fā)生運動時，液體晃蕩耗能，顆粒之間的孔洞增加液體晃動耗能能力；同時液體晃蕩帶動可移動顆粒體系運動，通過可移動顆粒體系在往復(fù)運動中撞擊內(nèi)側(cè)固定顆粒體系消耗能量。液相摩擦耗能、固相碰撞與摩擦耗能等多種混合耗能機制，使本發(fā)明與傳統(tǒng)單一耗能原理的減振阻尼器相比有更大的優(yōu)勢。
【專利說明】—種混合消能減振阻尼裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于消能減振【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種混合消能減振阻尼裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)減振控制裝置已成為建筑物及構(gòu)筑物減振必不可少的結(jié)構(gòu)裝置。所謂結(jié)構(gòu)減振控制，就是在結(jié)構(gòu)上設(shè)置附加控制裝置，由附加裝置和結(jié)構(gòu)本身兩者共同抵御地震和風(fēng)振等動力作用，從而減小結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)，以滿足結(jié)構(gòu)安全性、使用性和舒適性的功能要求。根據(jù)控制機制的不同，結(jié)構(gòu)減振控制分為被動控制、主動控制、混合控制及半主動控制。目前土木工程中常用的為被動控制，被動控制可以分為直接消能(耗能減振)法、隔振(基礎(chǔ)隔振)法、轉(zhuǎn)移(吸振減振)能量法等，較為常用或被研究較多的技術(shù)如調(diào)諧質(zhì)量阻尼器、調(diào)諧液體阻尼器、顆粒阻尼器等；其中，調(diào)諧質(zhì)量阻尼技術(shù)(TMD)和調(diào)諧液體阻尼技術(shù)(TLD)已經(jīng)走向了工程實際，顆粒阻尼技術(shù)也逐步應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域，目前處于理論探討與試驗階段。許多學(xué)者對這些阻尼器作用的原理、優(yōu)化方法作了大量研究，工程技術(shù)成熟，減振效果穩(wěn)定。但在工程廣泛應(yīng)用中，這些阻尼裝置也顯露出一些不足。例如，多數(shù)阻尼器作用機理單一、減振能力有局限；另外，一些阻尼裝置在使用過程中也出現(xiàn)負(fù)面影響，如顆粒阻尼常響應(yīng)滯后且產(chǎn)生噪音，調(diào)諧液體阻尼提供的附加阻尼比較小等。研制和開發(fā)簡便實用的新型消能減振裝置來克服或避免單獨使用裝置時的不足已成為滿足工程需要的必然趨勢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是提供一種綜合利用固體顆粒、粘性液體、機械部件組成的混合消能減振阻尼裝置，該裝置減振頻帶寬、噪音小、效果理想。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明提出的混合消能減振阻尼裝置，包括容器1、可移動顆粒體系2、固定顆粒體系3、粘性液體4和彈簧體系5，其中:所述可移動顆粒體系2和固定顆粒體系3垂直放置于容器I內(nèi)，一組固定顆粒體系3位于兩組可移動顆粒體系2之間，容器I內(nèi)裝有粘性液體4，所述可移動顆粒體系2由若干個固體顆粒6、軸承桿7及固定板8組成，若干個固體顆粒6沿著縱向和橫向排列，組成方陣，固體顆粒6中部沿直徑開孔，所述軸承桿7依次穿過沿橫向排列的固體顆粒6中部開孔部位，軸承桿7兩端穿過固定板8上的預(yù)留孔洞11，其端部連接運動軌道9 ;所述運動軌道9固定于容器I內(nèi)壁上，所述運動軌道9水平布置，位于同一水平面上相鄰的運動軌道9之間設(shè)有固定卡槽10 ;所述固定板8通過彈簧體系5連接容器I內(nèi)壁；所述固定顆粒體系3由若干個固體顆粒6和軸承桿7組成，若干個固體顆粒6沿著縱向和橫向排列，組成方陣，固體顆粒6中部沿直徑開孔，所述軸承桿7依次穿過沿橫向排列的固體顆粒6中部開孔部位，所述軸承桿7兩端分別連接容器I內(nèi)壁上的固定卡槽10 ;所述粘性液體4由一種或多種液體混合而成，可在容器I內(nèi)振蕩，其作用機理類似于調(diào)諧液體阻尼器，通過液體晃蕩時自由表面的破碎波效應(yīng)和液體與容器壁的摩擦作用消耗能量，液體晃蕩對容器側(cè)壓力提供對結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力，減小結(jié)構(gòu)振動幅度；所述可移動顆粒體系2在容器I內(nèi)與固定顆粒體系3相互碰撞耗能，彈簧體系5的恢復(fù)力幫助可移動顆粒體系2與固定顆粒體系3實現(xiàn)撞擊；粘性液體4與可移動顆粒體系2和固定顆粒體系3上的固體顆粒6相互摩擦耗能，同時顆粒之間組成的孔洞，可增加流體粘性，提高耗能能力；可移動顆粒體系2和固定顆粒體系3上的固體顆粒也可沿軸承桿7方向滑動，相互碰撞耗能。
[0005]本發(fā)明中，所述容器I內(nèi)部設(shè)有彈簧體系5，通過恢復(fù)力使可移動顆粒體系2向固定顆粒體系3方向發(fā)生運動，實現(xiàn)有效碰撞耗能。同時設(shè)置彈簧體系參數(shù)(如數(shù)量、勁度系數(shù))和可移動顆粒體系2的質(zhì)量，使可移動顆粒體系2的運動頻率與結(jié)構(gòu)基頻調(diào)諧，提聞減振耗能效率。
[0006]本發(fā)明中，所述固定板8上設(shè)有彈簧掛鉤12，所述彈簧掛鉤12與彈簧體系5匹配。
[0007]本發(fā)明中，所述容器I內(nèi)中間底部設(shè)有連桿顆粒體系。連桿顆粒體系分為可移動顆粒體系2和固定顆粒體系3。其中縱向運動的減振通過可移動顆粒體系2和固定顆粒體系3之間相互碰撞完成；橫向運動的減振通過可移動顆粒體系2和固定顆粒體系3內(nèi)固體顆粒6沿軸承桿7方向運動而碰撞耗能。
[0008]本發(fā)明中，所述容器I可通過固定器或懸吊器5與被減振結(jié)構(gòu)相連，將阻尼器安裝在結(jié)構(gòu)上達到耗能減振效果。可采取固定器使阻尼器通過螺母固定于框架結(jié)構(gòu)內(nèi)部，可采取懸吊器使阻尼器通過吊桿懸吊在主結(jié)構(gòu)內(nèi)部。
[0009]本發(fā)明中，所述該粘性液體4可采取粘性系數(shù)不同的一種或多種穩(wěn)定液體，可分層或混合。
[0010]本發(fā)明中，所述運動軌道9和固定卡槽10的設(shè)計可方便替換連桿可移動顆粒體系2、固定顆粒體系3。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點與有益效果:
1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)清晰簡單，且采用可更換的內(nèi)部連桿顆粒體系及液體，可長期有效幫助結(jié)構(gòu)減振耗能。
[0012]2、本發(fā)明混合利用顆粒阻尼裝置、調(diào)諧液體阻尼裝置的優(yōu)點，增大減振頻帶，增強耗能減振效果。
[0013]3、顆粒之間形成的孔洞可提高液體晃蕩阻尼，提高耗能效率。
[0014]4、彈簧不僅可實現(xiàn)連桿顆粒體系產(chǎn)生有效碰撞，同時使可移動顆粒體系2運動與結(jié)構(gòu)基頻調(diào)諧，增大耗能效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實施例的試驗裝置的主視圖。
[0016]圖2是本發(fā)明實施例的試驗裝置的左視圖。
[0017]圖3是本發(fā)明實施例的試驗裝置的俯視圖。
[0018]圖4是阻尼器顆粒詳圖。
[0019]圖5是固定板主視圖。
[0020]圖6是固定板左視圖。
[0021]圖7是固定顆粒體系詳圖。
[0022]圖8是可移動顆粒體系詳圖。
[0023]圖9是容器詳圖。
[0024]圖10是容器1-1剖面圖。
[0025]圖中標(biāo)號:I為各器，2為可移動顆粒體系,3為固定顆粒體系,4為粘性液體,5為彈簧體系，6為固體顆粒，7為軸承桿,8為固定板,9為運動軌道,10為固定卡槽,11為預(yù)留孔洞，12為彈簧掛鉤。

【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實例做進一步說明:
實施例1:請參閱圖1、圖2、圖3是本發(fā)明試驗裝置整體結(jié)構(gòu)各個方向視圖示意圖。
[0027]容器I為長方體，容納所有耗能物質(zhì)?？梢苿宇w粒體系2由一種或多種材料制成的一種或多種固體顆粒6、軸承桿7以及固定板8組成。固定顆粒體系3由一種或多種材料制成的一種或多種固體顆粒6以及軸承桿7組成。粘性液體4由一種或多種穩(wěn)定液體組成，可分層或混合。其物理性質(zhì)要求耐熱，不易揮發(fā)，不易燃，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，粘性系數(shù)視被控結(jié)構(gòu)要求的耗能能力而定。若為多種液體混合使用，要求不能發(fā)生過激化學(xué)反應(yīng)，最好不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，對顆粒體無腐蝕作用。運動軌道9以及固定卡槽10可以方便阻尼裝置在使用過程中更換固定顆粒體系2、可移動顆粒體系3。
[0028]具體的，請參閱圖1、圖2、圖3，本發(fā)明試驗裝置整體結(jié)構(gòu)各個方向視圖示意圖。圖中軸承桿7通過容器I側(cè)面運動軌道9和容器I連接，可以自由滾動；顆粒6串在軸承桿7上；固定板開孔洞11，直徑與軸承桿7匹配，使得軸承桿7可固定于固定板8上。固定板8邊側(cè)突起若干個彈簧掛鉤12，可與彈簧體系5相連，彈簧體系5另一端與容器I連接。將一定數(shù)量的某種或多種固定顆粒6組成的可移動顆粒體系2及固定顆粒體系3置于容器I內(nèi)，顆粒間可碰撞及摩擦耗能。之后向容器I中注入一定量某種粘性液體4，通過液體晃蕩，對容器的側(cè)壓力可作為結(jié)構(gòu)恢復(fù)力，減小結(jié)構(gòu)運動幅度，同時顆粒間的小孔起到晶格作用，增加液體粘性，提高耗能能力。此過程中粘性液體4自身組成分子之間可摩擦耗能，粘性液體4與可移動顆粒體系2、固定顆粒體系3上的固體顆粒6之間可摩擦耗能，可移動顆粒體系2及固定顆粒體系3可相互碰撞耗能，可移動顆粒體系2、固定顆粒體系3自身組成顆粒體間相互碰撞及摩擦耗能。粘性液體4的種類與體積可根據(jù)實際應(yīng)用情況進行調(diào)節(jié)。在確定可移動顆粒體系2、固定顆粒體系3與粘性液體4后，可根據(jù)被控結(jié)構(gòu)的動力特性設(shè)計彈簧5參數(shù)(數(shù)量、剛度系數(shù))，使可移動顆粒體系2與被控結(jié)構(gòu)調(diào)諧運動，達到更佳的減振效果O
[0029]在圖4所示顆粒詳圖中，固體顆粒6中部沿直徑開孔，用于和軸承桿7連接，固體顆粒6直徑稍大于軸承桿7直徑，便于固體顆粒6沿軸承桿滑動碰撞。
[0030]圖5和圖6分別是固定板8的主視圖和側(cè)視圖，固定板開孔洞11，直徑與軸承桿7匹配，使得軸承桿7可固定于固定板8上。固定板8邊側(cè)突起若干個彈簧掛鉤12，可與彈簧體系5相連，彈簧體系5另一端與容器I連接。
[0031]圖7和圖8分別是固定顆粒體系2和可移動顆粒體系3結(jié)構(gòu)詳圖?？梢苿宇w粒體系2由固體顆粒6、軸承桿7以及固定板8組成；固定顆粒體系3由固體顆粒6以及軸承桿7組成。
[0032]圖9和圖10分別是容器I剖面圖以及1-1剖面圖。容器I壁上分別刻有運動軌道9及固定卡槽10，直徑與軸承桿7匹配，運動軌道9可使可移動顆粒體系2自由滑動，固定卡槽10將固定顆粒體系3與容器I固定連接。
[0033]上述的對實施例的描述是為便于該【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對于本發(fā)明做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種混合消能減振阻尼裝置，包括容器(I)、可移動顆粒體系(2)、固定顆粒體系(3)、粘性液體(4)和彈簧體系(5)，其特征在于:所述可移動顆粒體系(2)和固定顆粒體系(3)垂直放置于容器(I)內(nèi)，一組固定顆粒體系(3)位于兩組可移動顆粒體系(2)之間，容器(I)內(nèi)裝有粘性液體(4)，所述可移動顆粒體系(2)由若干個固體顆?！?、軸承桿(7)及固定板(8)組成，若干個固體顆粒(6)沿著縱向和橫向排列，組成方陣，固體顆粒(6)中部沿直徑開孔，所述軸承桿(7)依次穿過沿橫向排列的固體顆粒￠)中部開孔部位，軸承桿(7)兩端穿過固定板(8)上的預(yù)留孔洞(I) (I)，其端部連接運動軌道(9);所述運動軌道(9)固定于容器(I)內(nèi)壁上，所述運動軌道(9)水平布置，位于同一水平面上相鄰的運動軌道(9)之間設(shè)有固定卡槽((1)0);所述固定板⑶通過彈簧體系(5)連接容器⑴內(nèi)壁；所述固定顆粒體系(3)由若干個固體顆粒(6)和軸承桿(7)組成，若干個固體顆粒(6)沿著縱向和橫向排列，組成方陣，固體顆粒￠)中部沿直徑開孔，所述軸承桿(7)依次穿過沿橫向排列的固體顆?！?中部開孔部位，所述軸承桿(7)兩端分別連接容器(I)內(nèi)壁上的固定卡槽((1)0);所述粘性液體(4)由一種或多種液體混合而成，可在容器(I)內(nèi)振蕩，其作用機理類似于調(diào)諧液體阻尼器，通過液體晃蕩時自由表面的破碎波效應(yīng)和液體與容器壁的摩擦作用消耗能量，液體晃蕩對容器側(cè)壓力提供對結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力，減小結(jié)構(gòu)振動幅度；所述可移動顆粒體系(2)在各器(I)內(nèi)與固定顆粒體系(3)相互碰撞耗能，彈黃體系(5)的恢復(fù)力幫助可移動顆粒體系(2)與固定顆粒體系(3)實現(xiàn)撞擊；粘性液體(4)與可移動顆粒體系(2)和固定顆粒體系(3)上的固體顆粒(6)相互摩擦耗能，同時顆粒之間組成的孔洞，可增加流體粘性，提高耗能能力；可移動顆粒體系(2)和固定顆粒體系(3)上的固體顆粒也可沿軸承桿(7)方向滑動，相互碰撞耗能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合消能減振阻尼裝置，其特征在于所述容器(I)內(nèi)部設(shè)有彈簧體系(5)，通過恢復(fù)力使可移動顆粒體系(2)向固定顆粒體系(3)方向發(fā)生運動，實現(xiàn)有效碰撞耗能，同時設(shè)置彈簧體系參數(shù)和可移動顆粒體系(2)的質(zhì)量，使可移動顆粒體系(2)的運動頻率與結(jié)構(gòu)基頻調(diào)諧，提高減振耗能效率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合消能減振阻尼裝置，其特征在于所述固定板(8)上設(shè)有彈簧掛鉤(12)，所述彈簧掛鉤(12)與彈簧體系(5)匹配。
【文檔編號】E04B1/98GK104453004SQ201410734331
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】戴靠山, 王健澤, 毛日豐, 向志華 申請人:同濟大學(xué)