[发明专利]一种半主动磁流变调谐质量阻尼器

说明书

本发明公开了一种半主动磁流变调谐质量阻尼器，包括一个筒体，在所述的筒体底板内部设有连接块，连接块上固定一个工作缸。在所述的工作缸内部设有隔板，将其分为中心腔、阻尼腔和旁腔。在所述的中心腔内设有能沿工作缸轴线方向水平移动的质量块。在所述的质量块中部开槽并设有滚动轴承，四周连接有能沿滚动轴承滑动的活塞杆。在所述的阻尼腔内部设有活塞，活塞固定连接到活塞杆上。所述的活塞杆穿过预留在隔板上的通孔延伸到旁腔内，和旁腔内的弹簧一端相连。所述的弹簧的另一端固定连接到工作缸内部。在所述的阻尼腔内部充满磁流变液，外部缠绕有通电线圈。所述的通电线圈与筒体内部的感应控制装置连接。

技术领域

本发明属于土木工程的振动控制领域，具体涉及一种半主动磁流变调谐质量阻尼器，主要应用于控制高层建筑和高耸结构的振动响应。

背景技术

随着科学技术的进步和社会的发展，现代高层建筑和高耸结构不断出现，并且朝更高和更柔的方向发展，但是在风或地震等动力荷载作用下，结构容易产生较大的侧向振动和变形，甚至超出可允许的舒适度要求。近年来，为了减小结构的振动响应，在高层建筑和高耸结构中安装合理有效的阻尼系统得到了越来越多的关注。

调谐质量阻尼器(Tuned mass damper)作为一种成熟的减振耗能技术，它的减振原理是把调谐质量阻尼器连接到主结构上，通过惯性质量将主结构的振动能量转移到调谐质量阻尼器中，达到减小结构振动响应的目的。该阻尼系统构造简单，减振效果明显，被广泛应用于控制建筑结构的振动响应。但是，传统的调谐质量阻尼器在实际工程应用中，减振效果的优劣程度依赖其自振频率与主体结构是否相调谐，且不能根据具体的外部激励情况和结构响应实时调整自身的动力特性，因而不能保证最佳的减振效果。

发明内容

本发明目的是提供一种半主动磁流变调谐质量阻尼器，旨在减小高层建筑或高耸结构在风荷载及地震作用下的水平振动响应，达到耗能减振的目的。为了弥补传统调谐质量阻尼器被动控制的缺陷，本发明采用一种新型智能材料磁流变液，并结合半主动控制技术理论，提出了一种混合型调谐质量阻尼器。磁流变液的工作性能主要表现为其流动特性对磁场变化非常敏感，当无磁场作用时，其具有良好的流动性，但随着磁场的增强，流动特性发生变化并逐渐表现为固态，这个瞬时转变过程是连续可逆的，一旦磁场消失，磁流变液又回到液体状态。因此，利用磁流变液制成的阻尼器，可以根据外激励作用下结构的振动响应来改变施加电流的大小，进而改变产生磁场的强度，以此提供不同的阻尼力，实现半主动控制结构振动的目的。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种半主动磁流变调谐质量阻尼器，包括一个筒体，在所述的筒体底板内部设有连接块，连接块上固定一个工作缸；在所述的工作缸内部设有多个隔板，将其分为一个中心腔、四个阻尼腔和四个旁腔；在所述的中心腔内设有能沿工作缸轴线方向水平移动的质量块；在所述的质量块中部开槽并在质量块的前、后、左、右四个方向上设有滚动轴承，质量块的前、后、左、右四个方向上各连接有能沿滚动轴承滑动的活塞杆；在每个阻尼腔内部设有活塞，每个活塞固定连接到与其对应的活塞杆上；四个活塞杆分别各自穿过预留在隔板上的通孔延伸到与其对应的旁腔内和旁腔内的弹簧一端相连；所述的弹簧的另一端固定连接到工作缸内部；在四个阻尼腔内部充满磁流变液，每个阻尼腔外部缠绕有通电线圈；每个所述的通电线圈与筒体内部的感应控制装置连接。

进一步的技术方案为：所述的筒体由不锈钢绝缘材料制成，在露天环境下对内部装置起到保护作用。

进一步的技术方案为：所述的筒体固定安装在结构振动敏感位置。

进一步的技术方案为：所述的工作缸轴线方向可分为X向和Y向。

进一步的技术方案为：所述的工作腔的水平方向最窄部位应小于质量块的边长，避免质量块滚动过程中与活塞杆脱离。

进一步的技术方案为：所述的质量块下部预留多个半圆形凹槽，凹槽内设有金属球，质量块放置在金属球上且能够在工作缸内光滑移动。