[发明专利]用于大型建筑物的移动阻尼器

说明书

本发明涉及一种阻尼器，即通常所说的挤压阻尼器，用于减小在各种建筑物和设备中所产生的移动或位移的影响。

本发明的阻尼器可用于大型的建筑物，例如桥梁或大厦中，以减小在地震或强风时所引起的移动的影响。其也可以用于阻尼大型或小型可移动物体的移动。其也可以用于阻尼工业机械或发动机等的移动，或阻尼民用装置例如洗衣机的移动，或其他任何需要阻尼移动，振动等等的场合。其也可以用于阻尼由于热膨胀所引起的位移。本发明的挤压阻尼器有各种应用。

已知作为挤压阻尼器的装置，其利用某些材料的弹性和塑性变形来吸收能量。美国专利NO.3,833,093描述了一种挤压阻尼器，其包括一种能量吸收材料，它们封闭在通常为一圆柱体的细长外管和能在外管中纵向移动的轴之间。吸收材料通常为铅，而外管和轴通常由钢构成。外管和轴的两端连接于一个建筑物的两个部件之间，两个部件在地震或所产生的其他移动时会相对运动。对这种装置和有关装置的全面描述可参见“地震隔绝介绍”，R.I.Skinner，W.H.Robinson和G.H.Mcverry，1993。

由于几种原因，铅是最好的可变形能量吸收材料。首先，它在大约10.5MPa的室温剪应力下屈服，这与其他的金属和等效的塑性材料相比是低的。第二，随着屈服变形，通过再结晶和相关的过程，其能较快地恢复机械特性，而能在常温的周期剪应力下提供良好的抗加工硬化性。第三，铅能容易达到所需的纯度而表现出它的特性。

实际上，这种阻尼器都是单独地设计，通过阻尼作用在其上的某种运动来保护特定的建筑物，防止其被破坏。它们的特性相当接近于理想的库伦(Coulomb)阻尼器，具有大致矩形的力—位移滞后回线，并实际上有一独立于宽的频率范围的比率。对这种装置的性能的研究还在继续。

本发明的目的是改进这种用于地震隔绝和其他场合的阻尼器的性能。

本发明提供了一种阻尼器，设置于两个构件之间，用于阻尼两个构件之间发生的移动，包括：一细长的外管装置，其连接于所述构件之一，一装在所述外管装置中的可塑性变形的能量吸收材料的体，和连接于另一所述构件的轴，轴在整个长度上有变化的形状，在发生运动时，轴被挤压通过能量吸收材料。

在本发明的阻尼器的一种形式中，轴在一组直径加大的部分之间交错地具有一组直径减小的部分。

在本发明阻尼器的另一种形式中，轴有大致恒定的截面，其在轴长的至少一部分上周期地偏离轴的中轴线，而使轴在其长度上呈正弦曲线形状，或其他有规则或不规则振幅或波长的“波”形。

在本发明阻尼器的另一种形式中，轴有一椭圆形截面，其在轴长的至少一部分上绕轴的中轴线周期地转动，以使轴呈螺旋形或螺线形。

轴可以直接与能量吸收材料接触，或通过一组嵌入能量吸收材料并围绕轴的相邻平行板与之接触，当轴运动时，板被迫使横向于轴运动的方向相互运动，并穿过能量吸收材料。

最好能量吸收材料的体受到一至少接近于能量吸收材料的剪切屈服应力的流体静压力。最好芯体受到一超过能量吸收材料的剪切屈服应力的流体静压力。最好流体静压力是5MPa或更多，最好为10—100MPa的范围内。

能量吸收材料最好是铅，但其他的能量吸收材料也可以应用，例如铅合金，在例如大约200℃高温的铝，锡，锌，铜，铁，超塑合金，或其他有低加工硬化率的任何材料，也包括密集填充的颗粒材料，如钢珠，玻璃珠，氧化铝，硅土，碳化硅或其他很硬的颗粒材料。

本发明的阻尼器可用于隔绝地震的场合，以阻尼大型建筑物如桥梁或大厦中由地震引起的移动，和由强风等等引起的振动。它们也可以用于其他需要阻尼运动和震动的场合。例如，本发明的阻尼器可用于发动机或其他工业机械的运动阻尼。在民用中，本发明的阻尼器可以用于洗衣机，旋转干燥机，或洗盘机，以隔离震动。本发明的小型阻尼器也可用作敏感的电气设备——例如录相机机构等——的“微型隔离器”，以及其他的类似场合。可以设想本发明的挤压阻尼器有许多种应用，而不仅限于地震隔绝阻尼器。

下面通过实施例并参照附图对本发明进行描述。

图1是本发明的阻尼器一种形式的透视图；

图2是图1中阻尼器的纵剖视图；

图3显示了与图1和2相似的本发明阻尼器另一种形式的纵剖视图；

图4也显示了与图1和2相似的本发明阻尼器的另一种形式的纵剖视图；

图5也显示了与图1和2相似的本发明阻尼器的又一种形式的纵剖视图；

图6显示了本发明阻尼器又一种形式的纵剖视图；

图7显示了本发明类似图6的阻尼器的又一种形式的纵剖视图；