專利名稱：混合型形狀記憶合金多維隔振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種混合型形狀記憶合金多維隔振器。
背景技術(shù)：
如何有效地減輕工程結(jié)構(gòu)在強(qiáng)風(fēng)和地震等外界荷載下的響應(yīng)，提高結(jié)構(gòu)的 抗災(zāi)性能是土木工程領(lǐng)域中亟待解決的問題之一。結(jié)構(gòu)振動控制可以有效地減 輕結(jié)構(gòu)在外荷載作用下的損傷，提高結(jié)構(gòu)的防災(zāi)性能。振動控制可以通過減振、 隔振裝置來消耗振動能量，或者通過施加能量來抵消外荷載作用對結(jié)構(gòu)的影響。 具體是在結(jié)構(gòu)的某些部位裝設(shè)某種裝置、機(jī)構(gòu)或子結(jié)構(gòu)，以改變或調(diào)整結(jié)構(gòu)的 動力特性或動力作用，使結(jié)構(gòu)在外荷載作用下的動力響應(yīng)得到合理的控制，確 保結(jié)構(gòu)本身或結(jié)構(gòu)中的人、儀器和設(shè)備的安全。
隔振技術(shù)相對比較成熟，然而作為一種被動控制裝置，耐久性和耐腐蝕性 是目前隔振器中普遍存在的問題。如橡膠隔墊易于老化，粘滯阻尼器較難維護(hù)， 摩擦阻尼器不能自復(fù)位，軟鋼阻尼器有塑性殘余變形等。形狀記憶合金是一種 新型功能材料，具有形狀記憶效應(yīng)、超彈性和高阻尼特性。形狀記憶合金隔振 器與其他類型的隔振器相比，具有耐久性和耐腐蝕性能好，使用周期長，變形 大且可恢復(fù)等優(yōu)點(diǎn)，但現(xiàn)有的形狀記憶合金阻尼器主要利用奧氏體形狀記憶合 金的阻尼特性，耗能能力有限。
此外，工程結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在地震、強(qiáng)風(fēng)以及機(jī)械振動等隨機(jī)荷載作用下的響 應(yīng)是隨機(jī)的，表現(xiàn)之一就是振動響應(yīng)方向的隨機(jī)性。目前研制開發(fā)的阻尼器或 隔振器，通常僅具有單一方向的耗能減振能力，本身不易實(shí)現(xiàn)工程中的多維被 動控制。因此，綜合利用奧氏體形狀記憶合金的超彈性自復(fù)位能力和馬氏體形狀記 憶合金的高阻尼特性，開發(fā)一種具有多維方向的隔振器對土木工程結(jié)構(gòu)減小不 利振動具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種混合型形狀記憶合金多維隔振器，其目的是解決現(xiàn)有隔 振器耐久性短、耐腐蝕性差，耗能能力有限，不能自復(fù)位，只能單一方向隔振 的問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
混合型形狀記憶合金多維隔振器，主要由上法蘭螺栓孔、上法蘭、固緊螺 栓、內(nèi)筒、馬氏體形狀記憶合金耗能彈簧、奧氏體形狀記憶合金絞線、外筒、 底盤、薄壁形狀記憶合金空心球、下法蘭螺栓孔和下法蘭組成。主要技術(shù)方案 為內(nèi)鋼筒上端與上法蘭連接，下端與鋼制底盤連接，外鋼筒下端與下法蘭連 接，內(nèi)鋼筒與外鋼筒同軸，兩者通過三層馬氏體形狀記憶合金耗能彈簧和奧氏 體形狀記憶合金絞線連接，奧氏體形狀記憶合金絞線穿在馬氏體形狀記憶合金 耗能彈簧中；每層含有的八組馬氏體形狀記憶合金耗能彈簧和奧氏體形狀記憶 合金絞線沿鋼筒圓周徑向水平對稱布置，即形狀記憶合金耗能彈簧和形狀記憶 合金絞線由外鋼筒一側(cè)的孔穿入，由內(nèi)鋼筒相應(yīng)一側(cè)的孔穿出，其兩端被固定 在外、內(nèi)鋼筒，奧氏體形狀記憶合金絞線通過固緊螺栓預(yù)拉伸應(yīng)變至其超彈性 平臺的中點(diǎn)；外鋼筒的內(nèi)部放置三層薄壁形狀記憶合金空心球；通過上法蘭和 下法蘭將隔振器固定在結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行振動控制的部位。
當(dāng)內(nèi)鋼筒相對于外鋼筒在平面內(nèi)運(yùn)動時，內(nèi)鋼筒牽引著馬氏體形狀記憶合 金耗能彈簧和奧氏體形狀記憶合金絞線部分伸長和部分縮短地交替變化，從而提供穩(wěn)定的阻尼力并消耗大量能量，以抑制結(jié)構(gòu)或構(gòu)件平面內(nèi)任意方向的振動， 由于馬氏體形狀記憶合金耗能彈簧和奧氏體形狀記憶合金絞線沿鋼筒圓周徑向 水平對稱布置，因此能夠保證隔振器在任意水平方向的復(fù)位功能；當(dāng)內(nèi)鋼筒相 對于外鋼筒發(fā)生豎向位移和扭轉(zhuǎn)，薄壁形狀記憶合金空心球?qū)呢Q向振動 的能量，由于在這一振動過程中奧氏體形狀記憶合金絞線始終處于拉伸狀態(tài)， 因此該阻尼器具有豎向和扭轉(zhuǎn)方向的振動阻尼及復(fù)位功能。
本發(fā)明的效果和益處體現(xiàn)在綜合利用了奧氏體形狀記憶合金的超彈性自復(fù) 位能力和馬氏體形狀記憶合金的高阻尼特性，實(shí)現(xiàn)了多維方向的振動控制，且 該隔振器具有無殘余變形、構(gòu)造簡單、安裝拆卸方便等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于土 木工程領(lǐng)域的被動控制，有效減小結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的振動及強(qiáng)振后的殘余變形。


圖1是混合型形狀記憶合金多維隔振器的俯視圖。
圖2是混合型形狀記憶合金多維隔振器的側(cè)立面圖。
圖3是圖1中混合型形狀記憶合金多維隔振器的A-A剖面圖。
圖4是圖2中混合型形狀記憶合金多維隔振器的B-B剖面圖。
圖中l(wèi).上法蘭螺栓孔；2.上法蘭；3.固緊螺栓；4.內(nèi)筒；5.馬氏體形狀記憶 合金耗能彈簧；6.奧氏體形狀記憶合金絞線；7.外筒；8.底盤；9.薄壁形狀記憶 合金空心球；IO.下法蘭螺栓孔；ll.下法蘭。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的實(shí)施步驟。
步驟l.對工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，計(jì)算出所需要的隔振力大小，根據(jù)所要達(dá)到 的性能要求，確定隔振器的尺寸及參數(shù)。步驟2.將外鋼筒7焊接到下法蘭11，然后在外鋼筒7內(nèi)放入3層薄壁形狀 記憶合金空心球9。
步驟3.在上法蘭2中心切割一個與內(nèi)鋼筒4直徑相同的孔洞，并將上法蘭 2悍接到內(nèi)鋼筒4的上端，然后將底盤8焊接到內(nèi)鋼筒4的下端。
步驟4.沿內(nèi)鋼筒4和外鋼筒7均勻布設(shè)三層馬氏體形狀記憶合金耗能彈簧 5和奧氏體形狀記憶合金絞線6，每層含有八組馬氏體形狀記憶合金耗能彈簧5 和八組奧氏體形狀記憶合金絞線6，奧氏體形狀記憶合金絞線6穿在馬氏體形狀 記憶合金耗能彈簧5中，馬氏體形狀記憶合金耗能彈簧5和奧氏體形狀記憶合 金絞線6沿內(nèi)鋼筒7外周徑向?qū)ΨQ布置。
步驟5.通過固緊螺栓3來調(diào)節(jié)奧氏體形狀記憶合金絞線6需要的初始應(yīng)變。 步驟6.通過上法蘭的螺孔1和下法蘭的螺孔10將隔振器固定在結(jié)構(gòu)需要 進(jìn)行振動控制的部位。
權(quán)利要求
1.一種混合型形狀記憶合金多維隔振器，由上法蘭螺栓孔(1)、上法蘭(2)、固緊螺栓(3)、內(nèi)筒(4)、馬氏體形狀記憶合金耗能彈簧(5)、奧氏體形狀記憶合金絞線(6)、外筒(7)、底盤(8)、薄壁形狀記憶合金空心球(9)、下法蘭螺栓孔(10)和下法蘭(11)組成；其特征在于內(nèi)筒(4)的上端與上法蘭(2)連接，下端與底盤(8)連接，外筒(7)的下端與下法蘭(11)連接，內(nèi)筒(4)與外筒(7)同軸，兩者通過三層馬氏體形狀記憶合金耗能彈簧(5)和奧氏體形狀記憶合金絞線(6)連接，奧氏體形狀記憶合金絞線(6)穿在馬氏體形狀記憶合金耗能彈簧(5)中；每層含有的八組馬氏體形狀記憶合金耗能彈簧(5)和奧氏體形狀記憶合金絞線(6)沿內(nèi)筒(4)圓周徑向水平對稱布置；外筒(7)的內(nèi)部放置三層薄壁形狀記憶合金空心球(9)；通過上法蘭(2)和下法蘭(11)將隔振器固定在結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行振動控制的部位。
全文摘要
一種混合型形狀記憶合金多維隔振器，屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域。主要由上法蘭、內(nèi)筒、馬氏體形狀記憶合金耗能彈簧、奧氏體形狀記憶合金絞線、外筒、底盤、薄壁形狀記憶合金空心球和下法蘭組成。其特征在于內(nèi)筒上端與上法蘭連接，下端與底盤連接，外筒下端與下法蘭連接，內(nèi)筒與外筒通過三層形狀記憶合金耗能彈簧和絞線連接，形狀記憶合金絞線穿在形狀記憶合金耗能彈簧中；每層含有的八組形狀記憶合金耗能彈簧和絞線沿內(nèi)筒圓周徑向?qū)ΨQ布置；外筒內(nèi)部放置三層薄壁形狀記憶合金空心球；通過上法蘭和下法蘭將隔振器固定在結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行振動控制的部位。本發(fā)明的效果和益處是綜合利用了形狀記憶合金的超彈性和高阻尼特性，實(shí)現(xiàn)了多維方向的振動控制。
文檔編號E04B1/98GK101575882SQ20091001144
公開日2009年11月11日 申請日期2009年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月5日
發(fā)明者伊廷華, 李宏男 申請人:大連理工大學(xué)