[其他]摩擦能吸收装置及吸能方法

说明书

本发明是关于用于大型结构的能量吸收器，这种能量吸收器是用來减轻外界产生的运动对此类结构的影响的。

循环剪切能量吸收装置系利用某些材料的超出弹性极限的循环塑性形变，來吸收动能。此种吸收装置通常是插在建筑物的支撑部件和基础部件之间，或是在两个支撑构件之间，这样可以将动能的一部分转化为吸收材料的热，从而减少外界的力量（如地震和强风）传递给建筑物的运动。美国专利4，117，633和4，499，694对两项这样的吸收装置已有说明书和权项。

本发明是关于循环剪切能量吸收装置，此装置的功能与上述美国专利提到的装置功能一样，但是，它是根据一个完全不同的原理來驱散能量的。在本发明的一个较优的实施例里，一个与上述美国专利中所述相同的支撑面含有一个芯体，这一芯体是由颗粒状材料组成的，并经紧密的填充和限制。因而，当支撑面一承受循环剪切能量，被压制的粒子之间的磨擦力就可分散能量。

申请人认识到与此项发明最有关的先有技术是西德专利说明书第2，433，024号。在此专利说明书里描述了一个具有芯体的支撑面，而此芯体是由颗粒状材料填充的。与本发明截然不同的是，它没有想到通过限制颗粒的膨胀來提高阻尼效果。此说明书谈到，大量的弹性物体之间彼此很松散的接触。因而，阻尼是通过颗粒状的弹性物体的内在的自然滞变现象而取得的。在本发明中，阻尼是通过颗粒材料之间的摩擦而产生的。因而它远远超过该西德专利说明书所描述的装置。

美国专利4，121，393中的装置是利用摩擦力來分散能量的。这是通过滑动板來获得的。这完全不同于本发明，因为在本发明里，摩擦力用限制颗粒材料从而（防止膨胀）的方法來提高。

本发明的目的是提供一个循环剪切能量吸收器，用现成的材料制成，其性能与现有的循环能量吸收器相当或至少为公众提供一个有益的选择。

本发明总的來说是由一个循环剪切能量吸收器组成，含：

一个空心芯体，

颗粒状材料充填此芯体，

限制手段环绕此芯体。

此吸收器的安排和建造是如此，上述颗粒材料紧密地填充在上述芯体里，因此，施加于上述吸收器上的循环剪切能量引起上述颗粒材料的初步膨胀。这种初步膨胀至少在某种程度上被上述限制手段所抑制。因此，上述颗粒中的颗粒间的摩擦力分散了上述循环剪切能量。

最好是将颗粒材料分级，以尽可能地减少空隙比。

颗粒状材料最好是从钢砂、玻璃丸、氧化铝、二氧化硅、以及碳化硅中选出。

颗粒材料最好是由直径为0.09-1.4毫米的形钢砂组成。

芯体最好由端板和由层式结构构成的空间來规定限界，此层式结构包括由弹性材料和坚硬材料构成的交替层。

芯体的端板最好至少有一个是有通孔的，此孔上刻有螺纹并装配有螺帽，此螺帽可被拧在上述的孔里，从而压缩芯体内的颗粒状材料。

在另一个实施例中，本发明包含一个循环剪切能量吸收器，它适用于插入两个部件之间，即：或者两个构件之间或者一个构件和一个基础之间，來吸收由于上述两个部件间的运动所产生的能量。该能量吸收器包括可与上述两个部件之一啮合的第一末端部分以及可与上述两个部件之一啮合的第一末端部分以及可与上述两个部件的另一个部件啮合的第二末端部分，还包括一个芯体，上述第一和第二末端部分之间，于该芯体中充有颗粒状材料。上述颗粒状材料受到上述第一和第二末端部分和限制并具有安装在上述芯体周围的水平方向限制装置，其位于上述第一和第二部分之间的区域。因此上述颗粒状材料在芯体内被紧密填充，因而施加在上述吸收器上的循环剪切引起了颗粒材料的初步膨胀。这种初步膨胀至少在某种程度上受到限制装置的压抑。这样，颗粒材料内的颗粒间的摩擦力就驱散了上述所施加的循环剪切能量。

水平方向限制装置好含弹性和坚硬性材料的交替层。

水平方向限制装置最好具有挠性的壁面。在

在一个实施例中，水平方向限制装置含有一个扁平的部件，这一扁平部件通常是环绕于芯体的外表面，其挠性的壁面是由单独绕组层组成的。

至少某些单独绕组层最好是用一个弹性材料的料层将之与它们的、毗邻料层分离开。

较好的是，吸收器应进一步包括一个弹性支撑，环绕于上述水平方向限制装置并安装于上述第一端和第二端支撑之间。

较好的是，弹性支撑由弹性和坚固材料的交替层所组成。

较好的是，水平方向的限制装置由弹性材料螺旋盘绕的扁平部件及坚硬材料的交替层所组成。

或者，水平方向限制装置一般由重叠在一起的同心扁平部件所组成。