本發(fā)明屬于振動(dòng)控制，涉及到調(diào)諧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)中粘滯阻尼器與結(jié)構(gòu)連接的一種新構(gòu)造。

背景技術(shù)：

1、調(diào)諧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于高層建筑、橋梁、塔架等大型結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制，其主要功能是通過調(diào)諧自身與結(jié)構(gòu)的頻率接近一致，利用共振放大原理，吸收消耗結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載及其他動(dòng)力作用下的振動(dòng)能量，從而抑制結(jié)構(gòu)振動(dòng)。調(diào)諧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)通常由彈簧、振子以及阻尼器三個(gè)主要元件組成，其中阻尼器的性能直接影響整體控制效果。在該系統(tǒng)中，粘滯阻尼器應(yīng)用最廣泛。但這種阻尼器存在一個(gè)顯著缺點(diǎn)：初始摩擦力較大。只有當(dāng)振子跟隨結(jié)構(gòu)振幅足夠大時(shí)，振子的慣性力才能克服阻尼器靜摩擦力使其工作耗能，這就導(dǎo)致調(diào)諧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)無法有效抑制結(jié)構(gòu)小幅振動(dòng)。

2、為了解決這一問題，需要對(duì)傳統(tǒng)粘滯阻尼器的連接構(gòu)造進(jìn)行改造優(yōu)化，避免在被控結(jié)構(gòu)已有明顯振動(dòng)條件下，粘滯阻尼器無法啟動(dòng)、無法耗能抑振的問題，由此使得調(diào)諧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)的性能和作用得以明顯提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為粘滯阻尼器設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)單且高效的構(gòu)造，在不改動(dòng)粘滯阻尼器本身的情況下，有效解決了因其初始摩擦力過大導(dǎo)致的啟動(dòng)困難問題，從而提高調(diào)諧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)小幅振動(dòng)時(shí)的控制效果，確保能夠有效抑制結(jié)構(gòu)的小幅振動(dòng)。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案：

3、調(diào)諧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)中粘滯阻尼器與結(jié)構(gòu)連接的一種新構(gòu)造，包括拉伸彈簧1、振子2、阻尼器3、阻尼器活塞桿4、活塞桿連接板5、連接板吊簧6和框架7；拉伸彈簧1上端與被控結(jié)構(gòu)連接，下端懸吊振子2，阻尼器3下端與振子2鉸接，阻尼器3上端與阻尼器活塞桿4底部連接；阻尼器活塞桿4頂部與活塞桿連接板5下表面固結(jié)，活塞桿連接板5上表面通過連接板吊簧6與被控結(jié)構(gòu)相連，框架7與被控結(jié)構(gòu)固結(jié)，活塞桿連接板5安裝在框架7內(nèi)；通過設(shè)計(jì)使得活塞桿連接板5與阻尼器活塞桿4自重稍大于阻尼器活塞桿4與活塞壁的最大靜摩擦力。在靜止平衡狀態(tài)下，連接板吊簧6(拉伸剛度遠(yuǎn)小于拉伸彈簧1的剛度)處于受拉狀態(tài)，拉力大小為阻尼器活塞桿4和活塞連接板5的自重與阻尼器靜摩擦力差值。當(dāng)被控結(jié)構(gòu)振幅較小時(shí)，調(diào)諧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)跟隨被控結(jié)構(gòu)上下振動(dòng)，拉伸彈簧1、振子2、阻尼器3、阻尼器活塞桿4、活塞桿連接板5產(chǎn)生慣性力，其合力驅(qū)動(dòng)連接板吊簧6發(fā)生伸縮變形，振子2帶動(dòng)拉伸彈簧1和連接板吊簧6相對(duì)被控結(jié)構(gòu)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而阻尼器活塞桿4相對(duì)阻尼器3靜止。即使阻尼器活塞桿4相對(duì)阻尼器3沒有運(yùn)動(dòng)耗能，拉伸彈簧1、振子2、吊簧6在振動(dòng)過程中也會(huì)消耗能量。當(dāng)振子2振幅增大至一定程度，活塞桿連接板5在框架7的上下?lián)醢逯g發(fā)生接觸碰撞，阻尼器3發(fā)揮耗能作用，此時(shí)與傳統(tǒng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)工作特點(diǎn)類似。主要區(qū)別是活塞桿連接板5在框架7內(nèi)上下板之間運(yùn)動(dòng)沒有碰撞時(shí)，阻尼器3基本不耗能。當(dāng)振子2一旦上下振動(dòng)，即使只有厘米級(jí)位移，活塞桿連接板5與框架7上下板發(fā)生碰撞，便可輕松克服阻尼器活塞桿4與阻尼器3之間的靜摩檫力，使阻尼器進(jìn)入工作狀態(tài)。因此，框架7上下板間距除活塞桿連接板5厚度外，不大于3cm。由于活塞桿連接板5與阻尼器活塞桿4自重稍大于阻尼器的最大靜摩擦力，因此被控結(jié)構(gòu)不再振動(dòng)后，活塞連接板5理想條件下最終可以回歸初始位置。由于活塞桿4與阻尼器3之間的靜摩檫力具有一定的隨機(jī)性，活塞連接板5最終可能偏離其初始位置，甚至可能與框架7上下板接觸并施加一定壓力。因此，框架7上下板間距除活塞桿連接板5厚度外，不小于2cm。吊簧6拉力與活塞連接板5位置有關(guān)，對(duì)活塞連接板5的拉力有一定的調(diào)劑作用，即使在平時(shí)的靜平衡狀態(tài)下，活塞連接板5與框架7上下板有接觸時(shí)，接觸力也非常小。

4、也可采用另一種方案，使活塞桿連接板5與阻尼器活塞桿4總自重稍小于阻尼器的最大靜摩擦力，取消連接板吊簧6和框架7的上板，直接讓塞桿連接板5卡在框架7內(nèi)，也能夠?qū)崿F(xiàn)與前述方案相同功能。

5、本發(fā)明提出的粘滯阻尼器與結(jié)構(gòu)連接的一種新構(gòu)造，本質(zhì)上就是將原有的剛性連接轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥赃B接或在局部區(qū)間內(nèi)的非連接結(jié)構(gòu)，從而在小振幅、小加速度和小慣性力的條件下，慣性力能夠克服阻尼器靜摩擦力與重力之間差值，不影響振子相對(duì)被控結(jié)構(gòu)振動(dòng)。

6、所述的拉伸彈簧1、振子2、阻尼器3、阻尼器活塞桿4基本沒有特別要求，與傳統(tǒng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)要求一致。

7、所述活塞桿連接板5應(yīng)采用與阻尼器活塞桿4材質(zhì)相匹配的材料，以便實(shí)現(xiàn)牢固的固定與可靠的結(jié)合。

8、所述的連接板吊簧6剛度較小，可以根據(jù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

9、所述的框架7應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受工作過程中的反作用力。其尺寸和形狀與活塞連接板5相匹配，確保有效限制活塞連接板5的水平位移。

10、本發(fā)明的有益效果：(1)通過改進(jìn)粘滯阻尼器的連接結(jié)構(gòu)，解決了因初阻尼器活塞桿始摩擦力過大導(dǎo)致的啟動(dòng)困難問題，使系統(tǒng)能夠在不同振動(dòng)幅度下快速響應(yīng)并進(jìn)入工作狀態(tài)，從而提升了小幅振動(dòng)和低慣性力條件下的能量耗散能力，確保振動(dòng)得到有效抑制；(2)采用彈性連接連接設(shè)計(jì)，有效避免了傳統(tǒng)剛性連接方式阻尼器卡滯現(xiàn)象，增強(qiáng)了系統(tǒng)對(duì)振動(dòng)環(huán)境變化的適應(yīng)能力，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和長(zhǎng)期可靠性。

技術(shù)特征：

1.調(diào)諧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)中粘滯阻尼器與結(jié)構(gòu)連接的一種新構(gòu)造，其特征在于，該新構(gòu)造包括拉伸彈簧(1)、振子(2)、阻尼器(3)、阻尼器活塞桿(4)、活塞桿連接板(5)、連接板吊簧(6)和框架(7)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新構(gòu)造，其特征在于，使活塞桿連接板(5)與阻尼器活塞桿(4)總自重小于阻尼器(3)的最大靜摩擦力，取消連接板吊簧(6)和框架(7)的上板，直接讓塞桿連接板(5)卡在框架(7)內(nèi)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于振動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，公開了調(diào)諧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)中粘滯阻尼器與結(jié)構(gòu)連接的一種新構(gòu)造，旨在解決粘滯阻尼器因初始摩擦力過大而導(dǎo)致的啟動(dòng)困難問題。將粘滯阻尼器與被控結(jié)構(gòu)之間連接設(shè)置為簡(jiǎn)便可靠的彈性連接或局部非連接構(gòu)造，有效避免了傳統(tǒng)剛性連接方式造成的卡滯現(xiàn)象，使阻尼系統(tǒng)和粘滯阻尼器能夠更快響應(yīng)進(jìn)入工作狀態(tài)，從而提高小幅振動(dòng)和低慣性力條件下的阻尼系統(tǒng)的能量耗散能力，相對(duì)傳統(tǒng)連接構(gòu)造，提高了阻尼系統(tǒng)的振動(dòng)控制性能。

技術(shù)研發(fā)人員：許福友,曾渝茼,蔡昕宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大連理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26