本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)減隔震，更具體地說(shuō)，涉及一種自適應(yīng)負(fù)剛度裝置。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)通過(guò)提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的斷面達(dá)到抗震的目的，為進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備，近年來(lái)學(xué)者提出了減震技術(shù)，其在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)上增設(shè)位移型或者速度型阻尼器，通過(guò)阻尼器的耗能減震作用。

2、上述兩種產(chǎn)品的耗能都與位移相關(guān)，位移越大其耗能也越大，否則反之。由于結(jié)構(gòu)承載力控制，導(dǎo)致阻尼器的變形有限，因而減震技術(shù)的效果一般在10～20％之間，效果有限。鑒于此，我們提出一種自適應(yīng)負(fù)剛度裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種自適應(yīng)負(fù)剛度裝置，以解決當(dāng)前產(chǎn)品的耗能都與位移相關(guān)，位移越大其耗能也越大，且由于結(jié)構(gòu)承載力控制，導(dǎo)致阻尼器的變形有限的技術(shù)問(wèn)題。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種自適應(yīng)負(fù)剛度裝置，包括銷頭管以及布置于銷頭管內(nèi)的滾珠絲杠；

3、所述銷頭管的外緣面一端安裝有滾子軸承，且滾子軸承的外緣面上設(shè)置有回轉(zhuǎn)環(huán)，所述銷頭管和所述滾珠絲杠相互遠(yuǎn)離的一端均構(gòu)造有銷頭主體；

4、所述滾珠絲杠的外緣面上螺紋配合安裝有滾珠絲母，所述滾珠絲母的外緣面上安裝有過(guò)渡環(huán)，且所述過(guò)渡環(huán)上扣合設(shè)置有用于提高慣性力的質(zhì)量環(huán)。

5、本發(fā)明通過(guò)將平動(dòng)質(zhì)量轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)慣性力矩，從而起到質(zhì)量放大的作用，過(guò)程中滾珠絲母產(chǎn)生慣性力矩和慣性力，慣性力的作用方向與運(yùn)動(dòng)方向一致，啟到牽引作用，形成明顯的負(fù)剛度效應(yīng)，負(fù)剛度效應(yīng)作用到結(jié)構(gòu)后可降低結(jié)構(gòu)的剛度，起到放大變形的作用，進(jìn)而有效提高了阻尼器的耗能能力，與此同時(shí)不改變結(jié)構(gòu)的承載力。該裝置與減震技術(shù)結(jié)合可大幅提高結(jié)構(gòu)性能、減少成本和降低施工和維護(hù)難度。

6、優(yōu)選地，所述滾珠絲杠的外緣面上呈環(huán)形陣列開(kāi)設(shè)有若干個(gè)蛇形絲滑曲線凹口，且所述滾珠絲母內(nèi)呈環(huán)形構(gòu)造有若干個(gè)蛇形絲滑曲線凸鍵，且所述蛇形絲滑曲線凸鍵與所述蛇形絲滑曲線凹口配合。

7、優(yōu)選地，所述滾珠絲母和所述滾珠絲杠之間呈環(huán)形布置有若干個(gè)用于往復(fù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)的圓潤(rùn)鋼珠，且所述圓潤(rùn)鋼珠滾動(dòng)布置于對(duì)應(yīng)所述蛇形絲滑曲線凹口和蛇形絲滑曲線凸鍵內(nèi)。

8、一種自適應(yīng)負(fù)剛度裝置的設(shè)計(jì)方法，該裝置的負(fù)剛度效應(yīng)由慣性力所產(chǎn)生，所述的負(fù)剛度原理如下：

9、s1、參數(shù)試算；

10、根據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)范進(jìn)行常規(guī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)試算得到所需的裝置負(fù)剛度效應(yīng)；

11、s2、轉(zhuǎn)動(dòng)頻率確定；

12、根據(jù)結(jié)構(gòu)周期，確定負(fù)剛度裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率；

13、s3、變形確定；

14、根據(jù)結(jié)構(gòu)需求，確定負(fù)剛度裝置的變形；

15、s4、負(fù)剛度原理計(jì)算；

16、根據(jù)上述流程得出的結(jié)果，再結(jié)合建筑功能，確定裝置的長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和質(zhì)量環(huán)(6)的質(zhì)量，質(zhì)量環(huán)(6)將滾珠絲杠(8)的直線運(yùn)動(dòng)傳遞到滾珠絲母(7)和質(zhì)量環(huán)(6)的轉(zhuǎn)角上，旋轉(zhuǎn)一周帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量產(chǎn)生的角度與滾珠絲杠(8)線性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的軸向位移的關(guān)系為：

17、

18、其中l(wèi)為滾珠絲杠(8)的導(dǎo)程，x為滾珠絲杠(8)的軸向位移；

19、滾珠絲母(7)產(chǎn)生的慣性力矩為：

20、

21、則負(fù)剛度裝置產(chǎn)生的軸向慣性力為：

22、

23、令：

24、

25、則上式可以寫(xiě)成：

26、

27、me即為負(fù)剛度裝置產(chǎn)生的等效質(zhì)量；

28、對(duì)上式進(jìn)行轉(zhuǎn)換可得：

29、f慣性力＝-ω2mex

30、令ω2me＝ke(即等效剛度)，則上式可等效為

31、f慣性力＝-kex

32、s5、后續(xù)作業(yè)；

33、確定后即可進(jìn)行拼裝、測(cè)試和調(diào)試。

34、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

35、本發(fā)明通過(guò)將平動(dòng)質(zhì)量轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)慣性力矩，從而起到質(zhì)量放大的作用，過(guò)程中滾珠絲母產(chǎn)生慣性力矩和慣性力，慣性力的作用方向與運(yùn)動(dòng)方向一致，啟到牽引作用，形成明顯的負(fù)剛度效應(yīng)，負(fù)剛度效應(yīng)作用到結(jié)構(gòu)后可降低結(jié)構(gòu)的剛度，起到放大變形的作用，進(jìn)而有效提高了阻尼器的耗能能力，與此同時(shí)不改變結(jié)構(gòu)的承載力。該裝置與減震技術(shù)結(jié)合可大幅提高結(jié)構(gòu)性能、減少成本和降低施工和維護(hù)難度。

技術(shù)特征：

1.一種自適應(yīng)負(fù)剛度裝置，其特征在于，包括銷頭管(2)以及布置于銷頭管(2)內(nèi)的滾珠絲杠(8)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)負(fù)剛度裝置，其特征在于，所述滾珠絲杠(8)的外緣面上呈環(huán)形陣列開(kāi)設(shè)有若干個(gè)蛇形絲滑曲線凹口，且所述滾珠絲母(7)內(nèi)呈環(huán)形構(gòu)造有若干個(gè)蛇形絲滑曲線凸鍵，且所述蛇形絲滑曲線凸鍵與所述蛇形絲滑曲線凹口配合。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自適應(yīng)負(fù)剛度裝置，其特征在于，所述滾珠絲母(7)和所述滾珠絲杠(8)之間呈環(huán)形布置有若干個(gè)用于往復(fù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)的圓潤(rùn)鋼珠，且所述圓潤(rùn)鋼珠滾動(dòng)布置于對(duì)應(yīng)所述蛇形絲滑曲線凹口和蛇形絲滑曲線凸鍵內(nèi)。

4.一種自適應(yīng)負(fù)剛度裝置的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的一種自適應(yīng)負(fù)剛度裝置，其特征在于該裝置的負(fù)剛度效應(yīng)由慣性力所產(chǎn)生，所述的負(fù)剛度原理如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種自適應(yīng)負(fù)剛度裝置，涉及結(jié)構(gòu)減隔震技術(shù)領(lǐng)域，旨在解決當(dāng)前產(chǎn)品的耗能都與位移相關(guān)，位移越大其耗能也越大，且由于結(jié)構(gòu)承載力控制，導(dǎo)致阻尼器的變形有限的技術(shù)問(wèn)題，包括銷頭管以及布置于銷頭管內(nèi)的滾珠絲杠，銷頭管的外緣面一端安裝有滾子軸承，且滾子軸承的外緣面上設(shè)置有回轉(zhuǎn)環(huán)，銷頭管和滾珠絲杠相互遠(yuǎn)離的一端均構(gòu)造有銷頭主體，滾珠絲杠的外緣面上螺紋配合安裝有滾珠絲母，滾珠絲母的外緣面上安裝有過(guò)渡環(huán)，且過(guò)渡環(huán)上扣合設(shè)置有用于提高慣性力的質(zhì)量環(huán)，本發(fā)明通過(guò)將平動(dòng)質(zhì)量轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)慣性力矩，有效提高了阻尼器的耗能能力，與減震技術(shù)結(jié)合可大幅提高結(jié)構(gòu)性能、減少成本和降低施工和維護(hù)難度。

技術(shù)研發(fā)人員：陳云,劉甄真,郭有松
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇工邦振控科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6