本發(fā)明涉及減震，尤其涉及一種基于磁流變彈性體組件的減震裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、目前阻尼器多為粘彈性阻尼器，影響?zhàn)椥宰枘崞骱哪苄阅艿闹饕蛩厥菧囟?、頻率和應(yīng)變幅值。粘彈性阻尼器的耗能能力隨激勵(lì)頻率的增大而增大，每種阻尼器有自己的激勵(lì)頻率使用范圍，粘彈性阻尼器主要使用的是傳統(tǒng)的橡膠材料，即使在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了多次的優(yōu)化，其剛度固定這一缺點(diǎn)始終沒(méi)有得到有效的解決，當(dāng)?shù)卣痤l率與結(jié)構(gòu)自振頻率相近時(shí)容易發(fā)生共振，此時(shí)傳統(tǒng)的斜撐阻尼器可能不僅難以起到減震效果，甚至?xí)斐筛鼑?yán)重的破壞。

2、cn112196939提出一種磁流變彈性體組件的文物智能隔震支座，在地震作用下做斜向剪切運(yùn)動(dòng)，因此僅該運(yùn)動(dòng)的豎直分量起到了豎向耗能作用，并未運(yùn)用到第三磁流變彈性體組件的全部性能。再者，其支座的豎向隔振與水平隔振共用一套磁路，無(wú)法實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于磁流變彈性體組件的減震裝置及其控制方法，旨在提高磁流變彈性體的利用率，同時(shí)便于分別控制。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于磁流變彈性體組件的減震裝置，包括底座、頂蓋、置物板、豎向磁流變彈性機(jī)構(gòu)、橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)和彈性件，其中，

3、所述底座的側(cè)面安裝有豎向磁流變彈性機(jī)構(gòu)，豎向磁流變彈性機(jī)構(gòu)包括豎向磁流變彈性體組件以及位于豎向磁流變彈性體組件外的線圈，橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)包括橫向磁流變彈性體組件以及位于豎向磁流變彈性體組件外的線圈，頂蓋的底端面通過(guò)彈性件與底座頂端面彈性連接，頂蓋的邊緣向下延伸有側(cè)板，豎向磁流變彈性體組件的兩端分別與側(cè)板和底座側(cè)壁粘接，置物板位于頂蓋上方，橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)位于頂蓋和置物板之間縫隙處，橫向磁流變彈性體組件的兩端分別與頂蓋和置物板粘接。

4、優(yōu)選地，所述豎向磁流變彈性機(jī)構(gòu)和橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)還包括位于線圈外側(cè)的導(dǎo)磁擋板。

5、優(yōu)選地，所述置物板的邊緣向下延伸有圍沿，圍沿靠近橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)一側(cè)上粘接有緩沖墊。

6、優(yōu)選地，所述頂蓋的邊緣處凸設(shè)有支撐件，支撐件上安裝有滑動(dòng)滾珠以與置物板的底端面接觸。

7、優(yōu)選地，所述底座包括長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的上底座以及位于上底座下方棱臺(tái)結(jié)構(gòu)的支座，上底座的每一側(cè)壁上均設(shè)置有豎向磁流變彈性機(jī)構(gòu)。

8、優(yōu)選地，所述橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)的橫向磁流變彈性體組件呈圓柱形結(jié)構(gòu)，橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)配套的導(dǎo)磁擋板呈套筒形結(jié)構(gòu)。

9、優(yōu)選地，所述彈性件為彈簧。

10、優(yōu)選地，所述置物板和頂蓋之間安裝有至少兩個(gè)橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)；橫向磁流變彈性體組件和豎向磁流變彈性體組件的鋼板疊層中的鋼材為硅鋼。

11、本發(fā)明進(jìn)一步提出一種基于上述的基于磁流變彈性體組件的減震裝置的控制方法，包括以下步驟：

12、將文物柜放置于基于磁流變彈性體組件的減震裝置的上方，文物柜中設(shè)置一個(gè)水平加速度傳感器和豎直加速度傳感器，用以檢測(cè)文物柜的水平加速度和豎直加速度；

13、當(dāng)文物柜受到地震作用時(shí)，減震裝置受到水平力使得橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)受到水平剪切力，減震裝置受到的豎向力使得底座和頂蓋產(chǎn)生豎向相對(duì)位移，使橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)受到豎向剪切力，起到豎向隔震的效果；

14、根據(jù)文物柜測(cè)得的水平加速度和豎直加速度，使用半主動(dòng)控制改變橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)和豎向磁流變彈性機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)線圈的電流大小來(lái)改變磁場(chǎng)大小，從而改變橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)和豎向磁流變彈性機(jī)構(gòu)的阻尼與剛度，以避免與地震產(chǎn)生共振。

15、優(yōu)選地，所述根據(jù)文物柜測(cè)得的水平加速度和豎直加速度，使用半主動(dòng)控制改變橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)和豎向磁流變彈性機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)線圈的電流大小來(lái)改變磁場(chǎng)大小的步驟具體包括：

16、接收到地震預(yù)警信息后傳感器開始進(jìn)入工作模式，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)文物柜的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以獲得水平加速度和豎直加速度；

17、將監(jiān)測(cè)得到的水平加速度和豎直加速度信息經(jīng)處理器進(jìn)行分析，利用已經(jīng)訓(xùn)練得到的ai算法實(shí)時(shí)分析處理水平加速度和豎直加速度信息并得到能使結(jié)構(gòu)響應(yīng)最小耗能最大化的時(shí)變電流值；

18、根據(jù)得到的時(shí)變電流值控制豎向磁流變彈性機(jī)構(gòu)和橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)的線圈內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)大小的電流，從而改變豎向磁流變彈性機(jī)構(gòu)和橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)內(nèi)的物理特性，進(jìn)而使得文物柜的響應(yīng)最小化，以最大限度減小地震對(duì)文物柜上文物的破壞。

19、本發(fā)明提出的基于磁流變彈性體組件的減震裝置，具有以下有益效果：

20、1、因橫向隔振與水平隔振分開磁路控制，可充分利用豎向耗能作用，其利用效率更高，因此，可承受的變形也更大，可有效預(yù)防地震的豎直方向的分量的作用；

21、2、通過(guò)橫向隔振與水平隔振分開磁路控制，改進(jìn)后的裝置豎向隔振與水平隔振為兩套獨(dú)立運(yùn)行的磁路系統(tǒng)，可以單獨(dú)精準(zhǔn)的控制，控制效率更高也更加有針對(duì)性；

22、3、本基于磁流變彈性體組件的減震裝置具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、變形能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；

23、4、靈活性高，可根據(jù)文物的不同調(diào)整線圈匝數(shù)和磁流變彈性體組件的材料配比，從而得到更加合適的阻尼控制范圍。

技術(shù)特征：

1.一種基于磁流變彈性體組件的減震裝置，其特征在于，包括底座、頂蓋、置物板、豎向磁流變彈性機(jī)構(gòu)、橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)和彈性件，其中，

2.如權(quán)利要求1所述的基于磁流變彈性體組件的減震裝置，其特征在于，所述豎向磁流變彈性機(jī)構(gòu)和橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)還包括位于線圈外側(cè)的導(dǎo)磁擋板。

3.如權(quán)利要求1所述的基于磁流變彈性體組件的減震裝置，其特征在于，所述置物板的邊緣向下延伸有圍沿，圍沿靠近橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)一側(cè)上粘接有緩沖墊。

4.如權(quán)利要求1所述的基于磁流變彈性體組件的減震裝置，其特征在于，所述頂蓋的邊緣處凸設(shè)有支撐件，支撐件上安裝有滑動(dòng)滾珠以與置物板的底端面接觸。

5.如權(quán)利要求1所述的基于磁流變彈性體組件的減震裝置，其特征在于，所述底座包括長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的上底座以及位于上底座下方棱臺(tái)結(jié)構(gòu)的支座，上底座的每一側(cè)壁上均設(shè)置有豎向磁流變彈性機(jī)構(gòu)。

6.如權(quán)利要求2所述的基于磁流變彈性體組件的減震裝置，其特征在于，所述橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)的橫向磁流變彈性體組件呈圓柱形結(jié)構(gòu)，橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)配套的導(dǎo)磁擋板呈套筒形結(jié)構(gòu)。

7.如權(quán)利要求1所述的基于磁流變彈性體組件的減震裝置，其特征在于，所述彈性件為彈簧。

8.如權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的基于磁流變彈性體組件的減震裝置，其特征在于，所述置物板和頂蓋之間安裝有至少兩個(gè)橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)；橫向磁流變彈性體組件和豎向磁流變彈性體組件的鋼板疊層中的鋼材為硅鋼。

9.一種基于權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的基于磁流變彈性體組件的減震裝置的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

10.如權(quán)利要求9所述的基于磁流變彈性體組件的減震裝置的控制方法，其特征在于，所述根據(jù)文物柜測(cè)得的水平加速度和豎直加速度，使用半主動(dòng)控制改變橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)和豎向磁流變彈性機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)線圈的電流大小來(lái)改變磁場(chǎng)大小的步驟具體包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出一種基于磁流變彈性體組件的減震裝置及其控制方法。本基于磁流變彈性體組件的減震裝置包括底座、頂蓋、置物板、豎向磁流變彈性機(jī)構(gòu)、橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)、彈性件，底座的側(cè)面安裝有豎向磁流變彈性機(jī)構(gòu)，豎向磁流變彈性機(jī)構(gòu)包括豎向磁流變彈性體組件以及位于豎向磁流變彈性體組件外的線圈，橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)包括橫向磁流變彈性體組件以及位于豎向磁流變彈性體組件外的線圈，頂蓋的底端面通過(guò)彈性件與底座頂端面彈性連接，頂蓋的邊緣向下延伸有側(cè)板，豎向磁流變彈性體組件的兩端分別與側(cè)板和底座側(cè)壁粘接，置物板位于頂蓋上方，橫向磁流變彈性機(jī)構(gòu)位于頂蓋和置物板之間縫隙處，橫向磁流變彈性體組件的兩端分別與頂蓋和置物板粘接。

技術(shù)研發(fā)人員：李書進(jìn),王迅濤,柳宇軒,李維倫
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10