[实用新型]一种基于压电耗能的碰撞减振杆

说明书

本实用新型属于结构振动控制技术领域，尤其涉及一种基于压电耗能的碰撞减振杆。该减振杆包括碰撞耗能阻尼单元、空心杆、内端板、拉压弹簧、碰撞体和导杆；空心杆为内部设有多个等间距、具有通孔圆片结构的等直径空心圆杆，空心杆的两端设置一体结构的内端板，空心杆与两内端板之间构成空腔，在空腔内设置多个碰撞耗能阻尼单元；本实用新型利用压电陶瓷特有的压电效应，将结构的机械能转化为电势能继而利用电阻效应又转化为导体片的热能，不断的将能量耗散，实现结构的良好减振效果；本实用新型的碰撞耗能阻尼空心杆，可以作为主体结构杆件的替换杆或附加杆，与主体结构的连接非常方便。

技术领域

本实用新型属于结构振动控制技术领域，尤其涉及一种基于压电耗能的碰撞减振杆。

背景技术

空间网架结构以其新颖的结构形式、优雅的建筑造型和强大的跨越能力等优点，已被广泛应用于公共建筑和工业建筑等领域。特别是近年来，随着我国一些重大社会经济活动的开展，建设了一批高标准、高规格的体育场馆、会议展览馆、机场航站楼、高铁站等社会公共建筑，这些建筑在提供强大功能的同时，往往作为重大工程也是一个城市或国家的标志性建筑，故保证其在地震、台风等动力荷载作用下的安全性尤为重要。但随着此类结构跨度增大、高度增加以及结构形式的日益复杂，按照传统方法设计的工程结构在强地震/强风等作用下，往往会产生较大的动力响应，造成破坏或倒塌。近年来发展迅速的振动控制技术为保障这类结构的安全可靠提供了一个新途径。

结构振动控制是通过在结构上设置控制系统，由结构和控制系统共同抵御外荷载，以减小结构的动力反应。常用于大跨空间结构的控制系统主要有：在结构节点上设置TMD系统；采用附加杆式设置粘滞或粘弹性阻尼器；采用替换杆式设置粘滞阻尼器；采用替换杆式设置变刚度或变阻尼的可控杆件；设置粘弹性阻尼支座；设置ER或MR阻尼器等等。

近年来各种利用粘弹性材料、粘滞流体等材料开发的阻尼器取得了良好的减振效果，但此类阻尼器应用于工程实际中时需要克服疲劳、老化、耐久性、及流体阻尼器可能存在的渗漏现象等问题。压电耗能碰撞阻尼器是基于能量守恒定律将机械能转化为压电陶瓷片内部的电势能，然后通过导体板的电阻效应将电势能转化为热能来耗散系统的振动能量。碰撞体在空心杆运动时与包有橡胶层的压电陶瓷片碰撞，由于受压，压电陶瓷片内产生电势能，橡胶起耗能和隔振保护作用；同时压电陶瓷片内产生的电势能通过电阻效应以热能的形式不断地耗散到周围的环境中。与其他类型阻尼器相比，压电耗能碰撞阻尼器具有结构简单、磨损小、无需工作介质、寿命长及刚度和阻尼易调节等特点，具有极高的应用前景。

因此，本实用新型将压电技术同其他被动减振技术相结合，提供了一种基于压电耗能的碰撞减振杆，能够同时满足结构在小幅、大幅振动时对阻尼器的减振要求，具有很高的工程应用价值。

实用新型内容

本实用新型将压电技术同其他被动减振技术相结合，提供了一种基于压电耗能的碰撞减振杆。杆内拉压弹簧和碰撞耗能阻尼单元共同工作，不仅显著增强了阻尼空心杆的耗能控制效果，而且能够满足结构在小幅和大幅振动时对阻尼器的减振要求。

本实用新型的技术方案：

一种基于压电耗能的碰撞减振杆，包括碰撞耗能阻尼单元、空心杆1、内端板3、拉压弹簧5、碰撞体6和导杆9；

所述的空心杆1为内部设有多个等间距、具有通孔圆片结构的等直径空心圆杆，空心杆1的两端设置一体结构的内端板3，空心杆1与两内端板3之间构成空腔，在空腔内设置多个碰撞耗能阻尼单元；

所述的内端板3的外侧面设置井字型加劲肋10，内端板3的中心设有通孔，导杆9穿过内端板3和圆片的通孔，并在其中滑动；所述的导杆9两端的外壁四周开有滚珠凹槽，所述的内端板3的通孔内环壁上开有与导杆9上的滚珠凹槽配合的滚珠凹槽，滚珠4嵌在滚珠凹槽内，与滚珠凹槽共同完成对导杆9的位移导向，使导杆9在通孔内滑动；

所述的碰撞耗能阻尼单元，包括导体片2、圆形橡胶垫片7和压电陶瓷片8；