[发明专利]竖向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器装置及其工作模式

说明书

技术领域

本发明涉及一种竖向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器装置及其工作模式。

背景技术

调谐质量阻尼器（TMD）作为常见的被动控制中的一种，如今，用TMD装置在土木工程的高耸结构抗风、人行天桥振动控制中已有较为成熟和广泛的应用。但是，TMD装置有着不可调性和自适应性差的固有缺陷，TMD 装置的减振效果对 频率十分敏感和对不同激励的适应性差。鉴于现有技术的不足，本发明基于碰撞 过程将引起大量的能量消耗这一现象，在粘弹性 P-TMD 阻尼器中将在传统 TMD 装置中引入粘弹性限位装置，利用碰撞以实现进一步的耗能。

通过对装置的合理参数设计将可以实现装置在不同激励下不同程度的碰撞及不同耗能模式的被动转换，并由此赋予该阻尼器对不同外部激励一定的适应能力。也就是说，该装置将能够保留传统TMD装置被动控制的优点，又能够通过预先设计的参数在一定程度上赋予其对外部激励和结构变化更好的适应性，并且不会过多地增加控制成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种竖向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器装置及其工作模式，能够实现在不同外部激励下的不同耗能模式的被动转换。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种竖向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器装置，包括由上盖板、下盖板、左端板及右端板组成的外壳，其特征在于：还包括设置于所述外壳内的质量块，所述质量块包括水平设置的刚性杆、设置于所述刚性杆中部的棱柱形质量块、设置于所述刚性杆两端部的球形质量块；所述球形质量块的正上方和正下方皆对称设置有粘弹性材料；所述上盖板与棱柱形质量块的上端面之间及所述下盖板与棱柱形质量块的下端面之间分别设置有阻尼器；所述棱柱形质量块上还对称设置有若干弹簧分别与上盖板及下盖板连接。

进一步的，所述外壳内还竖直设置有两个隔板，所述两个隔板对称设置于所述棱柱形质量块的两侧且位于棱柱形质量块与球形质量块之间。

进一步的，所述隔板上设置有与所述刚性杆相配合的竖直滑槽。

进一步的，所述粘弹性材料的背向球形质量块一侧设置有挡板，所述挡板经连接柱固定于上盖板或下盖板。

进一步的，所述刚性杆与球形质量块的连接为螺纹连接。

进一步的，所述棱柱形质量块的上端面均匀设置有四条弹簧，所述弹簧的另一端与所述上盖板的下端面连接；所述棱柱形质量块的下端面均匀设置有四条弹簧，所述弹簧的另一端与所述下盖板的上端面连接。

进一步的，所述弹簧与棱柱形质量块通过AB结构胶连接。

一种竖向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器装置的工作模式，其特征在于：包括以下三种：

（1）当预先设定的粘弹性材料与球形质量块之间的间隙超过激励水平下质量块的最大振幅，碰撞将不会发生，所述竖向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器装置完全退化为普通调谐质量阻尼器，装置的耗能模式仅体现为质量块的机械能耗能及部分阻尼耗能；

（2）当预先设定的粘弹性材料与球形质量块之间的间隙小于激励水平下质量块的最大振幅，碰撞间歇性发生，装置的耗能模式体现为质量块的机械能与碰撞耗能的组合；

（3）当预设间隙进一步减小或激励水平提高，碰撞频繁发生，装置完全转变为碰撞耗能为主的阻尼器。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明通过合理参数涉及，如质量大小、连接刚度、阻尼、粘弹性材料厚度及质量块与隔板的间隙等，可以实现装置在不同外部激励下的不同耗能模式的被动转换；

2、本发明的不同耗能模式，改善了TMD装置的减振效果对频率十分敏感的对不同激励的适应性差的缺陷，具有较长的适应性；

3、本发明的结构较为简单，容易实现，因此便于应用于实际工程的减振控制中。

附图说明

图1是本发明一实施例的结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是本发明另一视角的结构示意图。

图中：11-上盖板；12-下盖板；13-左端板；14-右端板；21-刚性杆；22-棱柱形质量块；23-球形质量块；24-阻尼器；25-弹簧；31-粘弹性材料；32-挡板；33-连接柱；4-隔板；41-竖直滑槽。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。