[发明专利]一种高耗能大变形缓冲装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种土木工程装置，具体涉及一种高耗能大变形缓冲装置，为结构体在减震、防冲击时使用，属于防灾减灾工程领域。

背景技术

在工程结构体受到地震荷载或冲击荷载时，为了防止结构体的损坏对人民生命和财产造成损失，需采取一定的防护措施。一般工程手段除了采取增强结构体本身强度、优化结构设计的措施外，采用缓冲减震措施能够较好的减轻工程结构体的损坏。目前在土木工程与防灾工程中，有很多方法措施对结构体进行隔震和缓冲，如建筑物的基础隔震装置以及各种工程阻尼装置，土木工程阻尼装置的原理更是多种多样，有摩擦阻力式、塑性变形阻力式、粘性阻力式等。

现有技术方案中，如一种大变形大吨位复合粘弹性阻尼器，是由常用的大变形粘弹性阻尼器和铅挤压阻尼器相结合而构成，中间是大变形粘弹性阻尼器，四周对称布置多个铅挤压阻尼器，各阻尼器的上部分分别于上钢板连接，各阻尼器的下部分分别于下钢板连接，使所有阻尼器连接成一个整体。这种发明特点是克服了粘弹性阻尼器和金属阻尼器的缺点，粘弹性阻尼器的变形相对较小，而金属阻尼器的滞变性，具有耗能大、变形大的特点。但其结构相对较为复杂，实际制造较为繁琐，尤其是多层粘弹性阻尼器的制造较为繁琐，且可靠性较差；且铅挤压阻尼器的阻尼力在往复荷载的多次挤压摩擦下会发生衰减，在高应力往复摩擦下产生的温度容易使铅因熔点低而易液化，从而使得阻尼力逐渐减小甚至失效；且铅有毒，铅碎屑可能会污染地下水源。

此外，流体阻尼器是本领域研究和应用较广的一种工程阻尼装置。流体阻尼器具有很多种，不仅仅用在土木工程中，在机械、交通等领域也有广泛使用。流体阻尼器的原理是利用流体的粘滞性和流体的液压力作为阻尼力。具有阻尼力均匀，缓和，且变形范围较大的优点，在应对机械震动和冲击时优势突出；流体阻尼器的阻尼力一般来自粘性流体对运动活塞的粘滞力和液压力，通过增加缸体流体流动速率以及接触表面的粗糙度能够增加粘性流体对活塞的粘滞力，而液压力通常通过液压阀和液压泵来控制液体作用在活塞上的力。但大多数流体的粘滞性都相对很小，在土木工程中高达上千、万吨的荷载作用下，流体阻尼器所能提供的阻尼力是可以忽略的；且由于结构相对复杂，生产难度、使用难度都很高，在如缸体的密封性、液压控制机构、泵体安装等会有较大的难度和局限性。

发明内容

本发明针对现有阻尼装置的性能的局限性和复杂度较高的缺陷，提供了一种利用金属塑性变形产生阻尼力的高耗能大变形缓冲装置，主要构成包括：外壳1、形状记忆合金圈2、滑槽3、梭形爪4、损耗层5和活动杆6；装置两端有铰接孔，用以和其他结构连接，整体呈杆柱状；形状记忆合金圈由截面为长方形的形状记忆合金带围绕而成；外壳内部有与滑槽数量相对应数量的隔断将滑槽和梭形爪均匀间隔开，每个隔断有空隙，形状记忆合金带与所述空隙等宽，空隙对形状记忆合金圈具有约束限位作用，使其能够向径向内部运动，并承受在轴向的作用力，形状记忆合金带从这些空隙贴着表面A 7穿过并绕一圈，形状记忆合金圈与表面B 8之间有预留空间，该预留空间的厚度与损耗层厚度加形状记忆合金圈的最大径缩距离之和相匹配；在隔断外，由外向内依次安放形状记忆合金圈、滑槽、梭形爪、损耗层和活动杆；滑槽内表面呈弧形凹面，在滑槽外表面上有一与形状记忆合金圈内表面相匹配的凹槽，凹槽底面的弧面的轴线方向与滑槽内表面弧形凹面的轴线方向正交，形状记忆合金圈贴着表面A、覆盖在滑槽外表面的凹槽上，将滑槽箍住；梭形爪4为梭形，外表面呈圆弧形，与滑槽3的内表面的曲率相吻合，使得滑槽通过圆弧形滑面对梭形爪有向径向内的挤压力和运动方向相反的推力，梭形爪另一表面具有齿状凸起，两端齿状凸起方向均朝向中心，该齿状凸起对损耗层5的挤压力可使得装置的起动力达到工程设计需要值；损耗层在活动杆的相应预留位置处紧紧贴附；活动杆、损耗层与外壳表面C之间有间隙，可允许活动杆带着损耗层在外壳内部的轴向自由滑动。

根据工程优化设计：