專利名稱：半主動壓電摩擦阻尼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)領(lǐng)域，涉及到半主動壓電摩擦阻尼器的構(gòu)造。
背景技術(shù)：
地震、強風(fēng)的作用給土木工程結(jié)構(gòu)的安全性和舒適性構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。如何有效地減輕工程結(jié)構(gòu)在地震和風(fēng)等動力荷載下的響應(yīng)，提高結(jié)構(gòu)的抗震、抗風(fēng)能力和抗災(zāi)性能是土木工程學(xué)科中急待解決的問題之一。傳統(tǒng)的抗震策略是被動地依靠結(jié)構(gòu)自身的剛度、強度來抵抗地震動和風(fēng)振的作用，在強震作用下，必然導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的部分構(gòu)件的損傷或破壞，這樣既不經(jīng)濟又達(dá)不大到預(yù)期的效果，而現(xiàn)代結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)為解決上述問題提供了合理有效的途徑。
被動耗能阻尼器的減振技術(shù)相對比較成熟，然而作為一種被動控制裝置，它不能根據(jù)結(jié)構(gòu)的用途、荷載情況和結(jié)構(gòu)的響應(yīng)而實時地改變結(jié)構(gòu)自身的特性，因而在應(yīng)用上有很大的局限性。如設(shè)定在大震作用下能滑動的摩擦耗能器，在小震作用下卻不一定能滑動，所以不能起到在小震作用下的耗能減震作用；與此相反，在小震作用下設(shè)定滑動的摩擦耗能器，因固定的摩擦力太小，導(dǎo)致大震作用下的減震能力不夠。為了克服上述被動耗能摩擦阻尼器的缺點，將壓電陶瓷驅(qū)動器與性能穩(wěn)定，加工方便、耗能能力強的被動摩擦耗能系統(tǒng)相結(jié)合，來實時調(diào)節(jié)滑動摩擦力的大小，能極大地改善耗能減震的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有自適應(yīng)能力的半主動壓電摩擦阻尼器，以解決現(xiàn)有被動摩擦阻尼器不能根據(jù)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)和地震動的強度來實時調(diào)節(jié)滑動摩擦力的技術(shù)不足。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下此種半主動壓電摩擦阻尼器，由管狀壓電陶瓷驅(qū)動器3、管狀力傳感器8、上鋼板5、下鋼板9、滑動鋼板7、摩擦片6(黃銅或剎車墊)組成。其特征在于上鋼板5、下鋼板9上分別開有螺孔11和12、13，摩擦片6與滑動鋼板7上開有鏍孔14和滑槽15。預(yù)緊螺栓2通過壓電陶瓷驅(qū)動器3的內(nèi)孔和力傳感器8的內(nèi)孔，將上鋼板5、下鋼板9、滑動鋼板7和摩擦片6連接成一整體?？赏ㄟ^高強螺栓4將滑動鋼板7與阻尼器所處位置上部的梁、樓板1等結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接，可用支撐10將下鋼板9與阻尼器所處位置下部的梁柱節(jié)點連接。
在壓電陶瓷驅(qū)動器3上通以電壓，所有壓電陶瓷晶粒極化方向趨于電場方向，造成壓電陶瓷元件內(nèi)部正負(fù)電荷中心的相對位移，導(dǎo)致壓電陶瓷驅(qū)動器3的變形。約束住壓電陶瓷驅(qū)動器3的變形，即可產(chǎn)生力。利用壓電陶瓷驅(qū)動器3的這種電致伸縮效應(yīng)，改變施加給壓電陶瓷驅(qū)動器3的電壓，即可實時地改變上鋼板5、下鋼板9與滑動鋼板7接觸面上的正壓力，進(jìn)而改變滑動摩擦力的大小，達(dá)到優(yōu)化耗能減震的目的。
本發(fā)明的效果和益處是克服了被動摩擦的缺點，能夠利用結(jié)構(gòu)構(gòu)件與阻尼器的相對運動和可調(diào)節(jié)的摩擦力，增強工程結(jié)構(gòu)在遭受幅值、頻譜和持時均不可預(yù)測的地震時的安全性，對保證國家和社會在災(zāi)時的穩(wěn)定和人民生命財產(chǎn)安全具有重要的戰(zhàn)略意義。


附圖1是半主動壓電摩擦阻尼器的總體構(gòu)造示意圖。
圖中1結(jié)構(gòu)的梁或樓板，2預(yù)緊螺栓，3壓電陶瓷驅(qū)動器，4高強螺栓，5上鋼板，6摩擦片，7滑動鋼板，8力傳感器，9下鋼板，10連接支撐。
附圖2是上鋼板三視圖。
圖中a正視圖，b俯視圖，c左視圖，11鏍孔。
附圖3是下鋼板三視圖。
圖中d正視圖，e俯視圖，f左視圖，12鏍孔，13鏍孔。
附圖4是滑動鋼板三視圖。
圖中g(shù)正視圖，h俯視圖，i左視圖，14鏍孔，15滑槽。(注摩擦片與滑動鋼板規(guī)格、形狀完全相同，但材料可能不同)具體實施方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的實施步驟。
實施時，首先在小震和大震作用下，對工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并根據(jù)所采用的控制算法，分別確定半主動壓電摩擦阻尼器所要提供的最小滑動摩擦力和最大滑動摩擦力，設(shè)計半主動壓電摩擦阻尼器的尺寸及參數(shù)；其次，加工所需的上鋼板5、下鋼板9、滑動板7和摩擦片6，設(shè)計或購置滿足設(shè)計要求的壓電陶瓷驅(qū)動器3和力傳感器8；再次，將最小滑動摩擦力對應(yīng)的正壓力作為預(yù)緊力，通過預(yù)緊螺栓2施加給壓電陶瓷驅(qū)動器，并用螺栓將各構(gòu)件組成整體；最后，通過高強螺栓4將滑動鋼板7與阻尼器所處位置上部的梁、板1等結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接，用支撐10將下鋼板9與阻尼器所處位置下部的梁柱節(jié)點連接。
權(quán)利要求
1.一種半主動壓電摩擦阻尼器，由管狀壓電陶瓷驅(qū)動器(3)、管狀力傳感器(8)、上鋼板(5)、下鋼板(9)、滑動鋼板(7)、摩擦片(6)組成，其特征是上鋼板(5)、下鋼板(9)上分別開有螺孔(11和12、13)，摩擦片(6)與滑動鋼板(7)上開有鏍孔(14)和滑槽(15)，預(yù)緊螺栓(2)通過壓電陶瓷驅(qū)動器(3)的內(nèi)孔和力傳感器(8)的內(nèi)孔，將上鋼板(5)、下鋼板(9)、摩擦片(6)和滑動鋼板(7)連接成一整體，根據(jù)減震性能要求，通過調(diào)節(jié)施加給壓電陶瓷驅(qū)動器(3)的電壓，可實時改變滑動摩擦力的大小。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種半主動壓電摩擦阻尼器，主要由管狀壓電陶瓷驅(qū)動器、管狀力傳感器、上鋼板、下鋼板、滑動鋼板、摩擦片(黃銅或剎車墊)組成。其特征是上鋼板、下鋼板上開有螺孔，摩擦片與滑動鋼板上開有鏍孔和滑槽。預(yù)緊螺栓通過壓電陶瓷驅(qū)動器的內(nèi)孔和力傳感器的內(nèi)孔，將上鋼板、下鋼板、滑動鋼板和摩擦片連接成一整體。此種半主動摩擦阻尼器既具加工方便、性能穩(wěn)定、耗能能力強等特點，又能夠根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的響應(yīng)和地震動的信號，通過調(diào)節(jié)施加給壓電陶瓷驅(qū)動器的電壓，實時地改變滑動摩擦力的大小，具有自適應(yīng)能力。本發(fā)明可通過V型支撐或斜支撐，連接到多高層建筑結(jié)構(gòu)中，具有一定的經(jīng)濟和使用價值，能廣泛地應(yīng)用于土木工程結(jié)構(gòu)消能減震領(lǐng)域。
文檔編號F16F15/131GK1594775SQ200410020999
公開日2005年3月16日 申請日期2004年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月16日
發(fā)明者李宏男, 李軍, 宋鋼兵 申請人:大連理工大學(xué)