[发明专利]多级复合型吸能耗能减振装置、应用及方法

说明书

本发明公开了多级复合型吸能耗能减振装置、应用及方法，它解决了现有技术中在复杂的载荷作用，无法进行多方向的能量耗散的不足，可有效实现多级多方向的减振，其方案如下：装置包括外箱，外箱的顶部和底部各自设有一永磁体，两永磁体的磁极相反；质量块设于外箱内部，质量块的侧面通过第一弹性减振组件与外箱内壁连接以实现质量块水平方向上的耗能减振作用；设于质量块下方的液体容器，液体容器内乘有设定体积的液体，液体容器内设有第二弹性减振组件，第二弹性减振组件底端与液体容器内底部连接，顶端与质量块固定，同时，质量块在移动过程中，切割两永磁体产生的磁感线以将机械能转化为电能的形式进行耗散。

技术领域

本发明涉及结构工程振动控制领域，特别是涉及多级复合型吸能耗能减振装置、应用及方法。

背景技术

输电塔-线体系、通讯铁塔等高耸结构，具有结构高，整体结构柔性强等特征，一旦失效或破坏将会对社会造成巨大损失。地震或风荷载作用下，高耸结构振动十分明显，倒塌破坏时有发生，易损性较高。减小输电塔等高耸结构的振动，提高高耸结构的可靠性具有十分重要的意义。

传统的抗震方法强调的是“抗”，利用构件的承载能力和变形能力消耗地震或风的能量，减轻地震或风反应，这种方法是不经济的、不合理的。针对实际工程的振动问题，国内外学者关于结构振动控制技术开展了大量的研究，取得了突破性进展。简单来说，结构振动控制是通过采取一定的控制措施以减轻动力荷载引起的反应。振动控制分为被动控制、主动控制、混合控制、智能控制四个部分。被动控制分为隔振、耗能减振和吸能减振三类。隔振技术主要为基础隔振、层间隔振。耗能减振技术是在结构上设置耗能机构，从而耗散或者吸收结构的振动能量以达到减小结构的振动。吸能减振技术通常在结构顶部安装附加结构，如调谐质量阻尼器(TMD)、调谐液体阻尼器(TLD)或悬挂质量摆(SMP)，调节附加结构的频率与结构主频率一致，振动时与结构产生共振，产生与结构振动方向相反的惯性力，从而降低结构的振动。主动控制技术需要额外的能量，技术复杂并且造价高。混合控制具有主动控制与被动控制的优点，适应性强、控制效果好。智能控制采用智能化的控制系统，振动时根据环境主动调节内部参数，改变减振装置特性从而迅速减小振动。

而对输电塔-线体系、通讯铁塔等高耸结构，所受震动或风荷载作用方向具有较强的随机性，而现有技术的减震方案控制较为单一，不能实现综合性的有效控制，某一方向的能量耗散受到影响，耗散速度较慢，因此，需要对适用于高耸结构的多级复合型吸能耗能减振装置进行进一步研究分析。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了多级复合型吸能耗能减振装置，该装置可实现多方向的振动控制，并可将机械能转化为电能进行耗散，整个装置具有良好的耐久性、可靠性，有效提高能量耗散效率。

多级复合型吸能耗能减振装置的具体方案如下：

多级复合型吸能耗能减振装置，包括：

外箱，外箱的顶部和底部各自设有一永磁体，两永磁体的磁极相反；

质量块，质量块设于外箱内部，质量块的侧面通过第一弹性减振组件与外箱内壁连接以实现质量块水平方向上的耗能减振作用；

设于质量块下方的液体容器，液体容器内乘有设定体积的液体，液体辅助减振，液体容器内设有第二弹性减振组件，第二弹性减振组件底端与液体容器内底部连接，顶端与质量块固定，以通过第二弹性减振组件带动质量块上下移动以实现竖直方向上的耗能减振作用，同时，质量块在移动过程中，切割两永磁体产生的磁感线以将机械能转化为电能的形式进行耗散。

上述的吸能耗能减振装置属于被动控制范畴，通过能够第一弹性减振组件、第二弹性减振组件的设置配合永磁体额的设置，可以实现多级多方向有效地减振，同时能够根据结构振动的强弱，自动选择不同减振方式进行结构的减振控制。

其中，所述质量块底部设有卡槽，这样质量块底部形成一个容纳腔，以用于容纳所述液体容器的顶部；