本實(shí)用新型屬于土木建筑技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種耗能減震裝置，具體是一種具有很好自復(fù)位能力和一定耗能能力的阻尼器。

背景技術(shù)：

形狀記憶合金(Shape Memory Alloys，簡(jiǎn)稱SMA)是一種兼具感知和驅(qū)動(dòng)能力的新型功能材料，具有特殊的形狀記憶效應(yīng)和超彈性效應(yīng)。由形狀記憶合金制成的阻尼器與其他材料阻尼器相比，具有可恢復(fù)變形大、高阻尼特性以及耐久性、抗腐蝕性、抗疲勞性能好等優(yōu)點(diǎn)。

在土木建筑技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)阻尼器性能優(yōu)良的評(píng)價(jià)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在地震作用下，地震的反應(yīng)減??；二是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件震后的殘余變形減小。目前已存在各種類型的阻尼器，根據(jù)其功能主要分為兩類：一類是復(fù)位型阻尼器，其滯回曲線狹長(zhǎng)，耗能能力弱，但在卸載后裝置僅存在可以忽略的殘余變形，甚至可以完全恢復(fù)到初始狀態(tài)；另一類是耗能型阻尼器，可以提供飽滿的滯回曲線，耗散大量的能量，但卸載后會(huì)產(chǎn)生很大的殘余變形。利用形狀記憶合金的超彈性效應(yīng)，將耗能特性與自復(fù)位性能結(jié)合起來(lái)，開(kāi)發(fā)出性能優(yōu)良、構(gòu)造簡(jiǎn)單的SMA自復(fù)位耗能阻尼器，有效控制結(jié)構(gòu)的殘余變形，衰減結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，具有很好的抗震應(yīng)用潛力和前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為有效控制結(jié)構(gòu)的殘余變形，衰減結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，提供了一種SMA自復(fù)位耗能裝置，該裝置兼具耗能及復(fù)位功能，且構(gòu)造簡(jiǎn)單，易于組裝。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種SMA自復(fù)位耗能裝置，包括外鋼管(1)、內(nèi)鋼管(2)、超彈性SMA絲(3)、活動(dòng)頭(4)、活動(dòng)頭限位板(5)，所述外鋼管(1)和內(nèi)鋼管(2)均為中空的鋼管，所述內(nèi)鋼管(2)設(shè)置于外鋼管(1)內(nèi)，且內(nèi)鋼管(2)的中心軸與外鋼管(1)的中心軸重合；

所述外鋼管(1)上開(kāi)設(shè)有孔洞一(8)，所述孔洞一(8)沿中心軸方向分布有兩個(gè)，且所述孔洞一(8)通過(guò)外鋼管(1)的中心軸相互對(duì)稱；所述內(nèi)鋼管(2)開(kāi)設(shè)有孔洞二(9)，所述孔洞二(9)和孔洞一(8)相對(duì)于內(nèi)鋼管(2)的中心軸的位置相同，且所述孔洞一(8)和孔洞二(9)的尺寸相同；

所述活動(dòng)頭(4)垂直于中心軸設(shè)置，且所述活動(dòng)頭(4)安裝在同一軸線方向的孔洞一(8)和孔洞二(9)中，所述活動(dòng)頭限位板(5)在外鋼管(1)外側(cè)扣壓在活動(dòng)頭(4)上，所述活動(dòng)頭(4)中部安裝有SMA絲限位板(6)，所述SMA絲限位板(6)相互對(duì)稱，所述超彈性SMA絲(3)繞卷在相鄰的SMA絲限位板(6)上，所述SMA絲(3)繞卷后進(jìn)行錨固。

進(jìn)一步的，所述外鋼管(1)一端的端口內(nèi)壁上安裝有導(dǎo)向頭一(7)，所述內(nèi)鋼管(2)遠(yuǎn)離導(dǎo)向頭一(7)的端口外壁上安裝有導(dǎo)向頭二(10)。

進(jìn)一步的，所述孔洞一(8)沿中心軸方向的長(zhǎng)度大于活動(dòng)頭(4)沿中心軸方向的長(zhǎng)度。

本實(shí)用新型的有益效果為：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型兼具耗能與自復(fù)位特性，用于土木建筑領(lǐng)域的被動(dòng)控制。本實(shí)用新型裝置通過(guò)巧妙設(shè)計(jì)，使得裝置不管承受拉力還是壓力，都能使SMA絲伸長(zhǎng)，使其一直處于受拉狀態(tài)，能充分利用SMA超彈性性能。本實(shí)用新型可以有效控制結(jié)構(gòu)的殘余變形，衰減結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。本實(shí)用新型的多階段工作原理切合現(xiàn)行結(jié)構(gòu)的多階段抗震設(shè)計(jì)方法，極大的提高裝置的使用效率。理想狀態(tài)下，本實(shí)用新型受力卸載后能完全恢復(fù)到初始狀態(tài)。根據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際要求，可以對(duì)SMA絲施加預(yù)應(yīng)力，得到需要的回復(fù)力，改變裝置初始剛度，使得裝置性能靈活多變，便于應(yīng)用。并且本實(shí)用新型裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單，加工方便，截面形式靈活多變，易于拼裝連接，外觀簡(jiǎn)潔干凈，極大提高此類裝置在土木建筑領(lǐng)域的適用性。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型SMA自復(fù)位耗能裝置的縱剖面構(gòu)造示意圖；

圖2是圖1中外鋼管的左視圖；

圖3是圖2中Ⅰ-Ⅰ處的剖面圖；

圖4是圖2中Ⅱ-Ⅱ處的剖面圖；

圖5是圖1中內(nèi)鋼管的左視圖；

圖6是圖5中Ⅲ-Ⅲ處的剖面圖；

圖7是圖5中IV-IV處的剖面圖；

圖8是圖1中活動(dòng)頭的主視圖；

圖9是圖8中Ⅴ-Ⅴ處的剖面圖；

圖10是圖9中Ⅵ-Ⅵ處的剖面圖；

圖11是圖9中Ⅶ-Ⅶ處的剖面圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1-外鋼管、2-內(nèi)鋼管、3-超彈性SMA絲、4-活動(dòng)頭、5-活動(dòng)頭限位板、6-SMA絲限位板、7-導(dǎo)向頭一、8-孔洞一、9-孔洞二、10-導(dǎo)向頭二。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

如圖1所示，一種SMA自復(fù)位耗能裝置，該裝置沿中心軸上下對(duì)稱。該裝置包括外鋼管1、內(nèi)鋼管2、超彈性SMA絲3、活動(dòng)頭4、活動(dòng)頭限位板5。外鋼管1和內(nèi)鋼管2均為中空的方形鋼管，內(nèi)鋼管2設(shè)置于外鋼管1內(nèi)，且內(nèi)鋼管2的中心軸與外鋼管1的中心軸重合。如圖2和圖5所示，外鋼管1一端的端口內(nèi)壁上安裝有導(dǎo)向頭一7，相應(yīng)的內(nèi)鋼管2的外壁上開(kāi)有供導(dǎo)向頭一7滑動(dòng)的滑槽；內(nèi)鋼管2遠(yuǎn)離導(dǎo)向頭一7的端口外壁上安裝有導(dǎo)向頭二10，相應(yīng)的外鋼管1的內(nèi)壁上開(kāi)設(shè)有供導(dǎo)向頭二10滑動(dòng)的滑槽。導(dǎo)向頭一7和導(dǎo)向頭二10的設(shè)置確保裝置在工作期間外鋼管1與內(nèi)鋼管2共軸，防止偏位，同時(shí)確保軸心受力。

如圖3和圖4所示，外鋼管1有兩個(gè)對(duì)稱的面上均開(kāi)設(shè)了孔洞一8，這兩個(gè)對(duì)稱的面沿中心軸方向均分布有兩個(gè)孔洞一8，兩個(gè)對(duì)稱的面上的孔洞一8通過(guò)外鋼管1中心軸相互對(duì)稱。如圖6和圖7所示，內(nèi)鋼管2開(kāi)設(shè)有孔洞二9，孔洞二9和孔洞一8相對(duì)于內(nèi)鋼管2的中心軸的位置相同，且孔洞一8和孔洞二9的尺寸相同。

活動(dòng)頭4垂直于中心軸設(shè)置，且活動(dòng)頭4安裝在同一軸線方向的孔洞一8和孔洞二9中，活動(dòng)頭限位板5在外鋼管1外側(cè)扣壓在活動(dòng)頭4上，防止活動(dòng)頭4脫落。如圖8至圖11所示，活動(dòng)頭4中部均安裝有SMA絲限位板6，SMA絲限位板6相互對(duì)稱，超彈性SMA絲3繞卷在相鄰的兩個(gè)SMA絲限位板6上。SMA絲限位板是為了防止超彈性SMA絲偏位?？锥匆?沿中心軸方向的長(zhǎng)度大于活動(dòng)頭4沿中心軸方向的長(zhǎng)度。

本實(shí)用新型不管裝置處于受拉或是受壓狀態(tài)，都能實(shí)現(xiàn)兩活動(dòng)頭4相互遠(yuǎn)離，即使超彈性SMA絲3一直處于受拉狀態(tài)。本實(shí)用新型裝置兩端根據(jù)實(shí)際情況，可以與普通鋼管連接或是做成連接頭與節(jié)點(diǎn)連接。且本實(shí)用新型可以預(yù)先張拉超彈性SMA絲，得到需要的回復(fù)力。

下面闡述應(yīng)用本實(shí)用新型的具體方法步驟：

根據(jù)目標(biāo)要求，確定裝置各組成部件的材性、尺寸及數(shù)量。整個(gè)安裝過(guò)程由內(nèi)及外進(jìn)行。將SMA絲限位板6固定在活動(dòng)頭4中部，超彈性SMA絲3均勻纏繞在相鄰的兩個(gè)SMA絲限位板6上，纏繞完成后將超彈性SMA絲3錨固。根據(jù)實(shí)際需要的力，確定是否張拉超彈性SMA絲3進(jìn)行纏繞。

內(nèi)鋼管2主要由兩份凹形鋼管部件拼接而成，兩份凹形鋼管部件均開(kāi)設(shè)有對(duì)稱的孔洞二9。將內(nèi)鋼管的兩份凹形鋼管部件進(jìn)行對(duì)接，并將錨固好超彈性SMA絲的活動(dòng)頭4套入孔洞二9，兩個(gè)活動(dòng)頭4在孔洞二9中相互對(duì)稱，對(duì)接好后將內(nèi)鋼管2焊接成整體。外鋼管1也是由兩份凹形鋼管部件拼接而成，兩份凹形鋼管部件均開(kāi)設(shè)有對(duì)稱的孔洞一8。將外鋼管的兩份凹形鋼管部件進(jìn)行對(duì)接，將活動(dòng)頭4套入孔洞一8中，兩個(gè)活動(dòng)頭4在孔洞一8中相互對(duì)稱，對(duì)接好后將外鋼管1焊接成整體。運(yùn)用活動(dòng)頭限位板5在外鋼管1外側(cè)扣壓在活動(dòng)頭之上?？锥匆?沿中心軸方向的長(zhǎng)度大于活動(dòng)頭4沿中心軸方向的長(zhǎng)度，使得活動(dòng)頭4在受壓或者受拉的情況都可以移動(dòng)。根據(jù)實(shí)際需求，可將裝置兩端與普通鋼管連接，或者將裝置兩端做成連接頭與節(jié)點(diǎn)連接。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。