一種形狀記憶合金螺旋彈簧阻尼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于土木工程結(jié)構(gòu)消能減震技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本實用新型涉及一種形狀記憶合金螺旋彈簧阻尼器。
【背景技術(shù)】
[0002]地震中建筑物的破壞與倒塌是造成地震災(zāi)害的主要原因。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)抗震是通過增強結(jié)構(gòu)本身的強度、剛度和延性來抵御地震作用，即由結(jié)構(gòu)本身儲存和消耗地震能量，經(jīng)濟投入量較大也不易達到預(yù)期的效果。
[0003]結(jié)構(gòu)消能減震設(shè)計是在結(jié)構(gòu)中設(shè)置消能裝置，通過其局部變形提供附加阻尼，以消耗輸入上部結(jié)構(gòu)的地震能量，達到預(yù)期設(shè)防要求。在結(jié)構(gòu)的某些部位安裝消能裝置，在小風(fēng)或小震下，這些消能桿件和結(jié)構(gòu)共同工作，結(jié)構(gòu)本身處于彈性狀態(tài)并滿足正常使用要求；在大震或大風(fēng)下，隨著結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的增大，消能桿件或消能裝置產(chǎn)生較大阻尼，大量消耗輸入結(jié)構(gòu)的地震或風(fēng)振能量，使結(jié)構(gòu)的動能或者變形能轉(zhuǎn)化成熱能等形式耗散掉，迅速衰減結(jié)構(gòu)的地震或風(fēng)振反應(yīng)，使主體結(jié)構(gòu)避免出現(xiàn)明顯的非彈性狀態(tài)。
[0004]公開號為CN 204081122U的中國實用新型專利申請公開了一種建筑用減震彈簧阻尼器，通過上下設(shè)置的彈性體采用對稱配置與層層疊疊的組裝方式，使上下彈性體在機構(gòu)運作時產(chǎn)生拉壓工作機制，有效提高阻尼器的耐震容量。但是，耗能裝置的耐久性和耐腐蝕是目前結(jié)構(gòu)減震領(lǐng)域中普遍存在的問題。形狀記憶合金(Shape Memory Alloy，SMA)是一種新型功能材料，該材料具有獨特的形狀記憶效應(yīng)、超彈性效應(yīng)、優(yōu)良的阻尼性能、抗疲勞性能和耐腐蝕性能。利用形狀記憶合金的超彈性滯回和高阻尼特性制作的被動耗能阻尼器可以克服上述問題。
[0005]公開號為CN101429788A的中國發(fā)明專利申請公開了一種形狀記憶合金阻尼器，該阻尼器由新型形狀記憶合金微彈簧摩擦阻尼材料制成，具有振動結(jié)束后變形可自動復(fù)位的優(yōu)點。其中，形狀記憶合金微彈簧摩擦阻尼材料含有采用超彈性形狀記憶合金細(xì)絲纏繞而成的小型彈簧。但是，該專利申請中的阻尼器能夠提供的控制力和位移較小，故不適用于強地震、超強風(fēng)作用下建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大幅度振動的情況。此外，該專利申請中的超彈性形狀記憶合金細(xì)絲彈簧在使用過程中易產(chǎn)生損傷而導(dǎo)致失效。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供一種形狀記憶合金螺旋彈簧阻尼器，包括中心軸、外套筒和至少兩個大尺寸超彈性形狀記憶合金螺旋彈簧件，所述至少兩個形狀記憶合金螺旋彈簧件均勻地、對稱地固定在所述中心軸和外套筒之間。阻尼器內(nèi)部的大尺寸形狀記憶合金螺旋彈簧在拉壓作用下可通過超彈性效應(yīng)形成的滯回環(huán)進行耗能且能夠提供大變形能力。其中，所述大尺寸涉及簧桿直徑(12mm~20mm)、彈簧外徑(36mm~100mm)、彈簧截距(20mm~30mm)和彈簧圈數(shù)(3圈?5圈)，同時，多個形狀記憶合金螺旋彈簧件共同工作，有利于提高阻尼器的承載力，以及降低單個形狀記憶合金螺旋彈簧件的受力，這使得形狀記憶合金螺旋彈簧件的壽命延長，阻尼器的耐久性得到進一步改善，使用周期亦得以延長。
[0007]優(yōu)選的是，所述中心軸包括中心軸桿和中心軸圓盤，所述中心軸桿和所述中心軸圓盤固定連接為一體。
[0008]上述任一方案中，優(yōu)選的是，所述外套筒包括外套筒筒體、外套筒圓盤，所述外套筒筒體和所述外套筒圓盤固定連接為一體。
[0009]上述任一方案中，優(yōu)選的是，所述中心軸圓盤與所述外套筒圓盤尺寸相同。
[0010]上述任一方案中，優(yōu)選的是，所述中心軸與所述外套筒通過限位銷栓連接。
[0011]上述任一方案中，優(yōu)選的是，所述至少兩個形狀記憶合金螺旋彈簧件沿著所述中心軸圓盤及所述外套筒圓盤均勻布置且布置在所述中心軸圓盤和所述外套筒圓盤之間。
[0012]上述任一方案中，優(yōu)選的是，所述形狀記憶合金螺旋彈簧件包括形狀記憶合金螺旋彈簧、第一固定卡座、第二固定卡座及連接螺栓，所述形狀記憶合金螺旋彈簧簧桿直徑和所述第一固定卡座的中心圓孔直徑相吻合，所述形狀記憶合金螺旋彈簧穿過所述第一固定卡座的中心圓孔并卡在所述第二固定卡座的凹槽處，所述簧桿直徑與所述第二固定卡座的凹槽寬度相吻合，所述第一固定卡座與所述第二固定卡座通過螺栓連接，所述第二固定卡座與所述連接螺栓固定連接為一體。
[0013]上述任一方案中，優(yōu)選的是，每個所述形狀記憶合金螺旋彈簧件包括一個形狀記憶合金螺旋彈簧、兩個第一固定卡座、兩個第二固定卡座，所述兩個第一固定卡座分別通過連接螺栓與兩個第二固定卡座連接，所述形狀記憶合金螺旋彈簧固定在所述兩個第一固定卡座之間，所述形狀記憶合金螺旋彈簧穿過所述第一固定卡座的中心圓孔并卡在所述第二固定卡座的凹槽處。
[0014]上述任一方案中，優(yōu)選的是，所述第二固定卡座上設(shè)置有螺栓桿，所述螺栓桿用于將所述形狀記憶合金螺旋彈簧件與所述中心軸圓盤及外套筒圓盤連接。
[0015]形狀記憶合金螺旋彈簧與第一固定卡座、第二固定卡座的連接方式，及形狀記憶合金螺旋彈簧件與中心軸圓盤及外套筒圓盤采用螺栓桿進行連接，使得本實用新型的阻尼器在形狀記憶合金螺旋彈簧發(fā)生損壞的時候，更換非常方便，操作簡單。
[0016]上述任一方案中，優(yōu)選的是，所述阻尼器還包括兩個連接件，分別與所述中心軸桿和所述外套筒筒體固定連接為一體。通過與所述中心軸桿固定連接的連接件，阻尼器與其所處位置上部的梁或板等結(jié)構(gòu)構(gòu)件或梁柱節(jié)點連接，通過與所述外套筒筒體固定連接的連接件，阻尼器與其所處位置下部的支撐或梁柱節(jié)點連接。
[0017]上述任一方案中，優(yōu)選的是，所述形狀記憶合金螺旋彈簧所使用的材料為超彈性形狀記憶合金(SMA)。
[0018]上述任一方案中，優(yōu)選的是，所述形狀記憶合金螺旋彈簧，可根據(jù)工程需要提供阻尼力選擇安裝個數(shù)。
[0019]上述任一方案中，優(yōu)選的是，所述形狀記憶合金螺旋彈簧件通過鎖緊螺母與所述中心軸圓盤和所述外套筒圓盤連接。
[0020]根據(jù)本實用新型的形狀記憶合金螺旋彈簧阻尼器，可根據(jù)工程需求提供阻尼力，能輸出大位移，變形可自復(fù)位，且彈簧更換方便，可以根據(jù)實際所需阻尼力選擇形狀記憶合金螺旋彈簧的安裝個數(shù)，適用于強地震、超強風(fēng)等導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大位移的情況，并且，阻尼器的耐久性和耐腐蝕能力也得到提高及最大限度保證。
【附圖說明】
[0021]圖1是按照本實用新型實施例的形狀記憶合金螺旋彈簧阻尼器一優(yōu)選實施例的立體示意圖。
[0022]圖2是圖1所示阻尼器的正視圖。
[0023]圖3是圖1所示阻尼器的俯視圖。
[0024]圖4是圖1所示阻尼器的彈簧件的三維示意圖。
[0025]圖5是圖4所示彈簧件的正視圖。
[0026]圖6是圖4所示彈簧件頂端的形狀記憶合金螺旋彈簧與第一固定卡座、第二固定卡座的位置關(guān)系分解圖。
[0027]圖7是圖6所示的彈簧件的第一固定卡座的仰視圖。
[0028]圖8是圖6所示的彈簧件的第二固定卡座的仰視圖。
[0029]圖9是圖6所示第二固定卡座的斷面圖。
[0030]圖10是按照本實用新型實施例的形狀記憶合金螺旋彈簧阻尼器另一優(yōu)選實施例的三維示意圖。
[0031]圖11是圖10所示形狀記憶合金螺旋彈簧阻尼器的正視圖。
[0032]圖12是圖10所示形狀記憶合金螺旋彈簧阻尼器的俯視圖
[0033]圖13是按照本實用新型實施例的形狀記憶合金螺旋彈簧阻尼器另一優(yōu)選實施例的俯視圖。
[0034]圖14是按照本實用新型實施例的形狀記憶合金螺旋彈簧阻尼器另一優(yōu)選實施例的俯視圖。
[0035]圖15是按照本實用新型實施例的形狀記憶合金螺旋彈簧阻尼器另一優(yōu)選實施例的俯視圖。
[0036]圖16是按照本實用新型實施例的形狀記憶合金螺旋彈簧阻尼器另一優(yōu)選實施例的俯視圖。
[0037]圖中各個標(biāo)號的含義如下:
[0038]1:中心軸；11:中心軸桿；12:中心軸圓盤；13:中心軸連接件；
[0039]2:外套筒；21:外套筒筒體；22:外套筒圓盤；23:外套筒連接件；
[0040]3:形狀記憶合金螺旋彈簧件；31:形狀記憶合金螺旋彈簧；32:第一固定卡座；33:第二固定卡座；34:固定卡座的螺栓；35:螺栓桿；
[0041]4:鎖緊螺母；5:限位銷栓。
【具體實施方式】
[0042]為了更好理解本實用新型的技術(shù)方案和優(yōu)點，以下通過【具體實施方式】，并結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0043]實施例1
[0044]一種形狀記憶合金螺旋彈簧阻尼器，如圖1和圖2所示，包括中心軸1、外套筒2和四個形狀記憶合金螺旋彈簧件3，中心軸1包括中心軸桿11、中心軸圓盤12和中心軸連接件13，中心軸連接件13與中心軸桿11固定連接為一體，中心軸桿11和中心軸圓盤12固定連接為一體；外套筒2包括外套筒筒體21、外套筒圓盤22和和外套筒連接件23，外套筒連接件23與外套筒筒體21固定連接為一體，外套筒筒體21和外套筒圓盤22固定連接為一體；中心軸1與外套筒2通過限位銷栓5連接；四個形狀記憶合金螺旋彈簧件3沿著中心軸圓盤12及外套筒圓盤22均勻布置且布置在中心軸圓盤12和外套筒圓盤22之間，該形狀記憶合金螺旋彈簧阻尼器的俯視