專利名稱：滑動式性能可調形狀記憶合金阻尼器的制作方法
技術領域：
本發明涉及結構減震控制、防災減災與防護領域，具體為一種滑動式性能可調形狀記憶合金阻尼器，它主要用于結構變形后的復位以及耗能減振(震)，同時該裝置也可以作為產生非線性恢復力的結構構件用于結構非線性動力行為的模擬與試驗研究。
背景技術：
形狀記憶合金阻尼器可以用于結構復位與耗能減震控制，這類阻尼器主要是運用形狀記憶合金的兩個特性——超彈性與形狀記憶，其中，耗能減震依賴于它的超彈性特性， 形狀記憶特性有助于有殘余變形的結構的復位。目前所研究和運用的形狀記憶合金絲阻尼器在設計和安裝完畢后，其剛度和耗能能力是確定的，沒有可調節性。因此有必要設計一種性能穩定、裝卸簡單、能夠滿足不同的性能需要的具有剛度和耗能能力調節功能的形狀記憶合金阻尼器。

發明內容
針對現有形狀記憶合金阻尼器的剛度和耗能能力不可調節的缺陷，本發明旨在提供一種滑動式性能可調形狀記憶合金阻尼器，該阻尼器性能穩定、裝卸簡單、能夠滿足不同的性能需要，且具有剛度和耗能能力可調節功能，它不僅能夠用于結構的耗能減震，而且有助于有殘余變形的結構復位。為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是所述滑動式性能可調形狀記憶合金阻尼器，其結構特點是，包括滑槽板，裝在夾具一和夾具二上的形狀記憶合金絲；所述滑槽板上開有凹槽，該凹槽內裝有一與凹槽形狀相配合的滑塊，所述滑槽板和滑塊上均開有多個螺孔；至少一個夾具一通過螺孔裝在所述滑塊上，至少一個夾具二通過螺孔裝在所述滑槽板上，至少一根所述的形狀記憶合金絲穿過所述夾具一和夾具二。藉由上述結構，滑塊嵌入到梯形截面凹槽中，所述滑槽板按照一定的間距設置系列螺孔，通過調整滑槽板上夾具的位置以及滑塊上的夾具的位置可以實現調整形狀記憶合金絲的長度的功能，進而實現阻尼器的剛度和耗能減震能力可調節的目的。固定在滑塊上的夾具一和固定在滑槽板上的夾具二依次相間設置，這樣可以將一根形狀記憶合金絲分隔成若干段，實現阻尼器的剛度和耗能減震能力可調的目的。作為對本發明的進一步改進所述凹槽的橫截面形狀為梯形，且該梯形上窄下寬，當滑塊嵌入到梯形截面凹槽中，滑塊與滑槽板構成一個整體。進一步地，所述滑槽板與滑塊兩側面之間的間隙為0. 1 0. 5毫米，為了防止所述滑塊在運動過程中與連接件發生碰撞，滑塊的長度須比滑槽板稍短，使得該滑塊的兩端均位于所述滑槽板的凹槽內，兩者長度差距根據結構所容許的變形確定。所述夾具一的結構優選為，一根裝在滑塊螺孔上的螺桿，該螺桿上端固定連接有一塊鐵塊，該鐵塊上至少開有一個孔洞，所述形狀記憶合金絲穿過鐵塊中的孔洞，并由螺栓固定在夾具一上。所述夾具二的結構優選為，兩根分別裝在滑槽板兩側端螺孔上的螺桿，該螺桿上端固定連接有一塊鐵塊，該鐵塊上至少開有一個孔洞，所述形狀記憶合金絲穿過鐵塊中的孔洞，并由螺栓固定在夾具二上。所述鐵塊的上下兩端設有螺孔，下面的螺孔通過螺栓與滑槽板或滑塊連接，上面的螺孔用于安裝一根螺栓，擰緊該螺栓，可以將穿過孔洞的形狀記憶合金絲牢牢夾住。上述鐵塊的外形是不完整圓形，該鐵塊的各孔洞的直徑不同，且孔洞上端有相同個數用于安裝螺栓的螺孔，該螺栓穿過孔洞，多根不同直徑的形狀記憶合金絲可穿過不同的孔洞，然后由螺栓夾緊。當安裝形狀記憶合金絲的直徑較大時，整個夾具一或夾具二僅需更換帶孔鐵塊即可。帶孔洞的鐵塊有利于實現多根形狀記憶合金絲的工況，方便調整不同的耗能能力。所述滑槽板的一端設有至少兩個與連接件一相連的螺孔，該連接件一的另一端與一連接板相連，該連接板上裝有連接件三；該滑槽板的另一端設有固定連接在所述滑塊一端的連接件四；所述滑槽板的底部保持水平。所述滑槽板的底部開有螺孔；所述滑塊的一端設有連接件四。所述滑槽板的內表面與滑塊的外表面的粗糙度為3. 2 52，因為滑槽板與滑塊之間的摩擦力也能提供一定的阻尼，故不作拋光處理。某種情況下，需要保證所述阻尼器雙向受拉或松弛的形狀記憶合金絲的段數相同，固定在滑槽板上的夾具二數目比滑塊上的夾具一數目多一個或少一個，且相鄰兩個夾具一之間設有一個夾具二。以下對本發明作進一步說明，其中僅以滑塊上裝有一個夾具，滑槽板上設置有兩個夾具的情況來進行闡述，滑塊上有兩個夾具與滑槽板一個夾具的情況與此類似。參見圖1至圖3，本發明所述滑動式性能可調形狀記憶合金阻尼器主體部分由滑槽板1、滑塊2、夾具一 10和夾具二 14構成。其中所述滑槽板1 一般作為固定端與地基或被控結構相連，所述滑塊2 —般作為活動部分與被控結構相連，反之亦可。連接件一 5與連接件四8與滑槽板1和滑塊2相連的一端是螺栓連接方式，這兩種連接件與地基或者被控結構相連的一端可以有許多種構造類型，視具體情況而定，所述阻尼器的設計有利于不同連接件的實現。下面分別對滑槽板1、滑塊2、夾具一 10和夾具二 14進行說明。參見圖1，滑槽板1的表面有若干對對稱布置的螺孔4和一條梯形橫截面的凹槽 9，在滑槽板1的一端有與兩個連接件一 5對應連接的螺孔18。一般而言，可以使安裝在滑槽板1上的夾具數目比滑塊2上的夾具數目多一個或少一個來達到阻尼器在兩個不同方向運動時受拉或松弛的形狀記憶合金絲16的數量相同。下面以滑槽板1上布置2個夾具，分別對稱安置在滑槽板1兩端，滑塊2布置1個夾具10的情況進行說明，參見圖2。滑塊2的橫截面形狀也為梯形，與滑槽板1上梯形截面的凹槽9的大小形狀相似，滑塊2需要被嵌入到滑槽板1的梯形凹槽9中。滑塊2的正中間設置有一個單獨的螺孔3，這是圖1的情況。滑塊2的正中間也可以設置有若干個單獨的螺孔3，滑塊2嵌入到滑槽板1的梯形截面凹槽9后，兩個螺孔3之間設置一對位于滑槽板 1上的螺孔4。滑塊2 —端有一個螺孔15，用于與連接件四8相連。連接件一 5離底面的水平高度與連接件四8相同，由于滑槽板1上不便用單獨的螺孔連接，先用兩根連接件一 5連接后，再由連接板6引出，最后把連接件三7固定在連接板6上，這樣保證了滑槽板1與滑動塊的連接部分保持水平。同時也可以在滑槽板1底部開一個螺孔，此時兩者不再保持同一水平線，但這對阻尼器影響不大，采用此種連接方式亦可。滑槽板1的梯形凹槽9的兩梯形斜邊與滑塊2的兩斜邊之間應留大約0. 2毫米空隙，優選為0. 2毫米，梯形凹槽9的內表面與滑塊2的表面最好是粗糙的，因為滑槽板1與滑塊2之間的摩擦力也能提供一定的阻尼，因而不作拋光處理。為了防止所述滑塊2在運動過程中與連接件發生碰撞或觸及其他構件，滑塊2須比滑槽板1稍短，兩者長度差距視具體情況而定。當滑塊2嵌入到梯形截面凹槽9中，滑塊2與滑槽板1構成一個整體，在實際運用時可以根據所需要的耗能能力的大小，加長滑槽板1與滑塊2，使得滑槽板1與滑塊2中間可以安置多個夾具。夾具一 10的正面示意圖參見圖3。所述夾具一 10主要由螺栓12、帶孔鐵塊17和螺桿13組成。夾具一 10的下端固定在滑塊2上，螺桿13主要是用于連接帶孔鐵塊17與滑塊2。如圖4所示，夾具二 14主要由螺栓12、帶孔鐵塊17和螺桿13組成，夾具二 14的下端設有兩根螺桿13，兩根螺桿13分別裝在滑槽板1的兩側端。形狀記憶合金絲16穿過帶孔鐵塊17的孔洞11，在保證形狀記憶合金絲在兩個夾具之間的部分處于繃緊的情況下， 再從上至下擰緊螺栓12，該螺栓穿過孔洞，從而夾緊形狀記憶合金絲，本發明的夾具夾緊方法示意圖可參見圖5。滑槽板1上夾具二 14的鐵塊17上的孔洞11與滑塊2上夾具一 10 的鐵塊17上的孔洞11盡量保持在同一個水平線上，以便使形狀記憶合金絲處于水平張緊狀態。為了保證足夠的連接強度，螺桿兩端還需用螺帽進一步加強連接。夾具二 14與滑槽板1用螺栓連接，可以方便地與滑槽板1上不同螺孔相連，方便調節形狀記憶合金絲的長度。上述帶孔鐵塊17能有效保證夾緊形狀記憶合金絲，也能很方便地更換一定范圍內不同直徑的形狀記憶合金絲。與現有形狀記憶合金絲阻尼器相比，本發明的有益效果是本發明可以同時安裝多根不同直徑的形狀記憶合金絲，通過調節連接件在滑槽板上固定位置可以很方便地調節形狀記憶合金絲的長度，實現不同耗能減震能力和控制的目的。夾具的構造有利于裝卸形狀記憶合金絲，適用于一定范圍內不同直徑的形狀記憶合金絲。如果需要使用較大直徑的形狀記憶合金絲，可以很容易地通過更換夾具中的帶孔鐵塊的尺寸來實現。且性能穩定、裝卸簡單、能夠滿足不同的性能需要，具有剛度和耗能能力可調節功能，它不僅能夠用于結構的耗能減震，而且有助于有殘余變形的結構復位。該阻尼器還可以用于非線性動力系統的試驗研究中作為一種具有非線性恢復力的構件來產生非線性阻尼力。


圖1是本發明一種實施例(未顯示夾具)的俯視圖；圖2是圖1的前視圖；圖3是圖2中A-A向剖面視圖；圖4是圖2中B-B向剖面視圖；圖5是本發明所述夾具的夾緊方法示意圖；圖6是本發明一種實施例(帶夾具)的俯視圖。在圖中1-滑槽板；2-滑塊；3，4，15，18-螺孔5-連接件一； 6-連接板；7-連接件三；
8-連接件四；11-孔洞；14-夾具二 ；
說明書_
9-凹槽；10-夾具一；
12-螺栓；13-螺桿；
16-形狀記憶合金絲；17-鐵塊。
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具體實施例方式本發明所述的滑動式性能可調形狀記憶合金阻尼器由三部分構成，如圖1，2和6 所示，所述梯形的滑塊2放入具有梯形凹槽9的滑槽板1中，注意滑塊2的長度設計時要小于滑槽板1的長度，裝在滑塊2上的至少一個夾具一 10通過螺桿13裝在滑塊2的螺孔3 上，通過選擇合適的螺孔4，裝在滑槽板1的至少一個夾具二 14通過螺桿13裝在滑槽板1 兩側端的螺孔4上。所述滑槽板1上夾具二 14的帶孔鐵塊17上的孔洞11與滑塊2上夾具一 10的帶孔鐵塊17上的孔洞11盡量保持在同一個水平線上，為了保證足夠的連接強度，螺桿兩端還需用螺帽進一步加強連接。相鄰兩個夾具一 10之間設有一個夾具二 14，即固定在滑塊2上的夾具一 10與固定在滑槽板1上的夾具二 14依次相間設置，這樣可以將一根形狀記憶合金絲16分隔成若干段，實現阻尼器的剛度和耗能減震能力可調的目的。如圖4所示，上述夾具一 10包括一根裝在滑塊2的螺孔3上螺桿13，該螺桿13上端固定連接有一塊鐵塊17，該鐵塊17上至少開有一個孔洞11，所述形狀記憶合金絲16穿過鐵塊17中的孔洞11，并由螺栓12固定在夾具一 10上。如圖6所示，上述夾具二 14包括兩根分別裝在滑槽板1兩側端的螺孔4上螺桿 13，該螺桿13上端固定連接有一塊鐵塊17，該鐵塊17上至少開有一個孔洞11，所述形狀記憶合金絲16穿過鐵塊17中的孔洞11，并由螺栓12固定在夾具二 14上。上述鐵塊17的各孔洞11的直徑不同，上述螺孔2，3按照等間距分布。在夾具一 10、夾具二 14未夾緊前，將形狀記憶合金絲16穿過帶孔鐵塊17的孔洞 11，保證兩夾具間的形狀記憶合金絲盡量繃緊后，再擰緊夾具一 10上的螺栓12，直到無法再往下擰緊，從而夾緊形狀記憶合金絲，其方法示意圖參見圖5。滑槽板1 一般作為固定端通過連接件一 5與地基或其他承重結構相連；滑塊2 — 般作為活動部分與結構相連；與滑槽板1和滑塊2相連的一端是螺栓方式，連接件與地基或者結構相連的一端可以有許多種構造類型，視具體情況而定。上述實施例闡明的內容應當理解為這些實施例僅用于更清楚地說明本發明，而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。
權利要求
1.一種滑動式性能可調形狀記憶合金阻尼器，其特征是，包括滑槽板(1)，裝在夾具一 (10)和夾具二 (14)上的形狀記憶合金絲(16)；所述滑槽板(1)上開有凹槽(9)，該凹槽(9) 內裝有一與凹槽(9)形狀相配合的滑塊O)，所述滑槽板(1)和滑塊( 上均開有多個螺孔 (3,4)；至少一個夾具一(10)通過螺孔C3)裝在所述滑塊( 上，至少一個夾具二(14)通過螺孔(4)裝在所述滑槽板(1)上，至少一根所述的形狀記憶合金絲(16)穿過所述夾具一 (10)和夾具二 (14)。
2.根據權利要求1所述的滑動式性能可調形狀記憶合金阻尼器，其特征是，所述凹槽 (9)的橫截面形狀為梯形，且該梯形上窄下寬。
3.根據權利要求1所述的滑動式性能可調形狀記憶合金阻尼器，其特征是，所述滑槽板(1)與滑塊(2)兩側面之間的間隙為0. 1 0. 5毫米，該滑塊O)的兩端均位于所述滑槽板(1)的凹槽(9)內。
4.根據權利要求1所述的滑動式性能可調形狀記憶合金阻尼器，其特征是，所述夾具一(10)的結構為，一根裝在滑塊( 的螺孔C3)上的螺桿(13)，該螺桿(1 上端固定連接有一塊鐵塊(17)，該鐵塊(17)上至少開有一個孔洞(11)，所述形狀記憶合金絲(16)穿過鐵塊(17)中的孔洞(11)，并由螺栓(12)固定在夾具一 (10)上。
5.根據權利要求1所述的滑動式性能可調形狀記憶合金阻尼器，其特征是，所述夾具二(14)的結構為，兩根分別裝在滑槽板(1)兩側端的螺孔(4)上螺桿(13)，該螺桿(13)上端固定連接有一塊鐵塊(17)，該鐵塊(17)上至少開有一個孔洞(11)，所述形狀記憶合金絲 (16)穿過鐵塊(17)中的孔洞(11)，并由螺栓(12)固定在夾具二 (14)上。
6.根據權利要求4或5所述的滑動式性能可調形狀記憶合金阻尼器，其特征是，所述鐵塊(17)的各孔洞(11)的直徑不同。
7.根據權利要求1 5之一所述的滑動式性能可調形狀記憶合金阻尼器，其特征是，所述滑槽板(1)的一端設有至少兩個與連接件一( 相連的螺孔，該連接件一(5)的另一端與一連接板(6)相連，該連接板(6)上裝有連接件三(7)；該滑槽板(1)的另一端設有固定連接在所述滑塊( 一端的連接件四(8)；所述滑槽板(1)的底部保持水平。
8.根據權利要求1 5之一所述的滑動式性能可調形狀記憶合金阻尼器，其特征是，所述滑槽板(1)的底部開有螺孔；所述滑塊O)的一端設有連接件四(8)。
9.根據權利要求1 5之一所述的滑動式性能可調形狀記憶合金阻尼器，其特征是，所述滑槽板(1)的內表面與滑塊O)的外表面的粗糙度為3. 2 52。
10.根據權利要求1 5之一所述的滑動式性能可調形狀記憶合金阻尼器，其特征是， 所述夾具一(10)的數目和夾具二(14)的數目相差為一，且相鄰兩個夾具一(10)之間設有一個夾具二(14)。
全文摘要
本發明公開了一種滑動式性能可調形狀記憶合金阻尼器，屬于結構減震控制、防災減災與防護領域。為了解決現有形狀記憶合金阻尼器的剛度和耗能能力不可調節的問題，所述阻尼器包括裝在至少一個夾具一和至少一個夾具二上的形狀記憶合金絲，開有凹槽的滑槽板，裝在凹槽內的滑塊，所述滑槽板和滑塊上均開有多個螺孔；所述夾具一的下端固定在滑塊上，所述夾具二的下端固定在滑槽板上。本發明主要用于結構變形后的復位以及耗能減振(震)，同時也可以作為產生非線性恢復力的結構構件用于結構非線性動力行為的模擬與試驗研究，且性能穩定、構造簡單、易于裝卸。
文檔編號E04B1/98GK102425242SQ20111026367
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月7日 優先權日2011年9月7日
發明者元國凱, 許斌, 賀佳, 辛璐璐 申請人:湖南大學