[发明专利]结合碰撞阻尼的箱式调谐颗粒质量阻尼装置

说明书

本发明公开了结合碰撞阻尼的箱式调谐颗粒质量阻尼装置，涉及阻尼减振技术领域。箱式调谐颗粒质量阻尼装置,包括设置在外壳中的质量块组件、弹簧和阻尼箱；所述质量块组件至少包括颗粒质量块；还包括碰撞阻尼支架,碰撞阻尼支架安装于质量块组件的振动行程上能够对质量块组件的振动进行水平限位，所述碰撞阻尼支架包括支架和粘弹性材料层，所述粘弹性材料层安装在支架内侧并在外壳中竖向设置以接收质量块组件的碰撞。本发明利用颗粒阻尼器和调谐质量阻尼器的优点，并通过阻尼箱和碰撞阻尼支架作为阻尼系统，阻尼箱初始启动力小，混合耗能机制加强了减振耗能效果，减振频带宽，结构紧凑，空间利用率高。

技术领域

本发明涉及阻尼减振技术领域，尤其涉及一种结合碰撞阻尼的箱式调谐颗粒质量阻尼装置。

背景技术

对于通信塔结构，为了适应越来越多的设备种类和数量，风荷载的常规解决方式一方面是增加塔桅结构数量或加大单个塔主体结构外观及钢材用量，另一方面是设置各种结构减振措施。

结构减振控制措施按控制方式不同，可分为主动控制、半主动控制、被动控制及混合控制。主动控制需要通过传感器监测参数计算出最优控制力，由作动器直接输出至被控结构，但其技术复杂，造价昂贵，维护要求高。半主动控制去除了需要外部大功率供电的作动器，根据传感器参数反馈，仅需微小电流的控制器对阻尼或刚度参数小范围调整，使阻尼器参数处于最优状态，但其仍然需要复杂的控制算法计算。混合控制是近年来发展的将主动与被动控制相结合的新型控制技术，可发挥被动控制与主动控制各自优点，但二者的协同与辅助控制组合方式尚不成熟。被动控制是当前发展较为成熟的结构减振技术，其主要通过合理的阻尼器参数设计与安装位置分布，达到控制工程结构有害振动响应的目的。

被动控制中，调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper，简称TMD)是一种常用的减振装置，是在高耸塔顶部或上部某位置上加上惯性质量，并配以弹簧和阻尼器与主体结构(高耸塔)相连。调谐质量阻尼器的振动频率接近主结构的频率，控制策略为应用子结构与主结构控制振型共振达到动力吸振的目的，应用阻尼结构不断消耗主结构和子结构的能量来降低主结构的动力响应。TMD从部件组成上通常分为刚度系统、质量系统和阻尼系统三大部分，这几部分通过不同组合方式可组成不同类型的阻尼装置：刚度系统种类较多，质量系统可分为固体和液体两大类，阻尼系统可分为杆式阻尼器、阻尼箱、电涡流阻尼器三大类。然而，现有TMD的减振频带窄，耗能能力有限，且往往需要占用较大空间以匹配质量系统的运动。

颗粒阻尼器技术是近年来应用于土木工程振动控制领域的新型阻尼器，其作为一种调谐质量、耗能减振控制技术，具有对原系统改动小、附加质量小、减振频带宽、多维控制能力好等优点。然而，颗粒阻尼器中，阻尼颗粒起振后发生的颗粒与颗粒间、颗粒与腔体间的碰撞多为弹性碰撞，碰撞耗散结构能量的能力有限。

因此，亟需提供一种能够克服TMD减振频带过窄和颗粒阻尼器效果不稳定的、耗能能力强、空间利用率高的新型调谐颗粒阻尼器。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供了一种结合碰撞阻尼的箱式调谐颗粒质量阻尼装置。本发明利用颗粒阻尼器和调谐质量阻尼器的优点，并通过阻尼箱和碰撞阻尼支架作为阻尼系统，阻尼箱初始启动力小，混合耗能机制加强了减震耗能效果，增大了减振频带，结构更为紧凑，空间利用率高。

为实现上述目标，本发明提供了如下技术方案：

一种结合碰撞阻尼的箱式调谐颗粒质量阻尼装置，包括外壳，以及设置在外壳中的质量块组件、弹簧和阻尼箱；

所述质量块组件至少包括颗粒质量块，所述颗粒质量块包括由壳体形成的空腔，空腔内填充有颗粒群，通过颗粒群自身之间以及颗粒群与壳体之间的摩擦和/或碰撞消耗振动能量；质量块组件通过滑轮作为下部支撑安装在外壳中，使得质量块组件能够在平面内任意方向进行振动；所述弹簧水平设置在质量块组件与外壳之间用于提供水平刚度；所述阻尼箱的一端连接在外壳上，另一端连接在质量块组件上，在质量块组件振动时阻尼箱产生阻尼力；