本發(fā)明屬于基礎(chǔ)隔震設(shè)備，特別是一種復(fù)合結(jié)構(gòu)磁流變彈性體隔震器。

背景技術(shù)：

地震的發(fā)生具有不確定性和不可預(yù)知性，正是由于這樣，才會給人們帶來大的威脅。地震造成破壞的主要原因是，地震輸入的巨大能量以波的形式釋放出來，造成建筑物劇烈晃動使構(gòu)件遭到破壞。研究表明，地震隔震的關(guān)鍵在于隔離地震源，而不在于耗散地震能量。最優(yōu)的隔震效果是變形只發(fā)生在隔震系統(tǒng)中或隔震系統(tǒng)上方的建筑物作整體移動，從而最大程度的減小建筑的層間位移。

最優(yōu)的隔震系統(tǒng)應(yīng)具有足夠的豎向承載能力、合適的剛度以及具有良好的復(fù)位功能，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)隔震的方式就是使得建筑本身的固有頻率可以實(shí)時避開地震的主要有害頻率范圍，從而可以避免共振，達(dá)到隔震抗震的目的。然而，傳統(tǒng)的被動隔震系統(tǒng)和變阻尼系統(tǒng)都不能很好地實(shí)現(xiàn)這一目的。

磁流變彈性體是磁流變材料的一個新的分支，它是由軟鐵磁性顆粒和聚合物基體組成，由于其響應(yīng)快(ms量級)、可逆性好(撤去磁場后，又恢復(fù)初始狀態(tài))，可以通過調(diào)節(jié)磁場大小來控制材料的力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等性能連續(xù)變化，兼有磁流變材料和彈性體的優(yōu)點(diǎn)，又克服了磁流變液易沉降、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，因而近年來磁流變彈性體的制備、機(jī)理和應(yīng)用受到越來越多的重視，成為磁流變材料研究的一個熱點(diǎn)。磁流變彈性體(magnetorheologicalelastomer，mre)具備實(shí)時可變剛度和所需能量小等特點(diǎn)，可實(shí)時改變系統(tǒng)的剛度，從而實(shí)時改變系統(tǒng)的固有頻率，切斷外界振動傳遞到系統(tǒng)內(nèi)部的途徑，從根本上達(dá)到工程結(jié)構(gòu)隔震的目的。因此，設(shè)計高承載及復(fù)合工況條件下磁流變彈性體隔震設(shè)備，對能否實(shí)現(xiàn)智能隔震起到重要作用。

目前，傳統(tǒng)疊層橡膠隔震支座只能對特定頻率頻段的地震起隔震作用的問題；現(xiàn)有技術(shù)所設(shè)計的磁流變彈性體隔震器主要應(yīng)用于小位移、小加速度，小負(fù)載的場合，基本上不具備承受大型載荷的能力；并且，目前絕大多數(shù)隔震器僅利用了磁流變的剪切模量可變或壓縮模量可變的特性，而沒有將兩種特性結(jié)合起來，更加充分利用磁流變彈性體的剛度可控性。因此，設(shè)計一款適合承載能力強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)隔震器具有重大的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種復(fù)合結(jié)構(gòu)磁流變彈性體隔震器，克服目前磁流變彈性體隔震器不具備承受大型載荷的能力且目前絕大多數(shù)隔震器沒有將磁流變的剪切模量可變或壓縮模量可變的特性結(jié)合起來充分利用的問題。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種復(fù)合結(jié)構(gòu)磁流變彈性體隔震器，包括底座、隔震平臺、磁流變彈性體片和純鐵片交替粘結(jié)而成的疊層結(jié)構(gòu)、磁流變彈性體、導(dǎo)磁體、磁芯、套筒、線圈和連接件；

所述底座位于整個隔震器的最底端，包括下端的圓柱結(jié)構(gòu)及上端的圓柱形凸臺結(jié)構(gòu)；所述疊層結(jié)構(gòu)安裝在底座的凸臺結(jié)構(gòu)上，磁芯安裝在疊層結(jié)構(gòu)上端，所述磁芯為上端大下端小的臺階形圓柱結(jié)構(gòu)；所述套筒將底座上端的凸臺結(jié)構(gòu)、疊層結(jié)構(gòu)和磁芯下端圓柱結(jié)構(gòu)三者套在一起；所述線圈纏繞在套筒外圓上；所述導(dǎo)磁體為圓柱形腔體結(jié)構(gòu)，安裝在底座下端的圓柱結(jié)構(gòu)上，且位于整個隔震器徑向的最外端；所述導(dǎo)磁體與磁芯上端圓柱結(jié)構(gòu)之間設(shè)有環(huán)形間隙，所述磁流變彈性體為環(huán)形結(jié)構(gòu)，嵌入到導(dǎo)磁體和磁芯上端圓柱結(jié)構(gòu)之間的環(huán)形間隙中；所述隔震平臺位于整個隔震器的最頂端，通過連接件與磁芯相連。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)：

(1)磁流變彈性體選用具有大磁致伸縮系數(shù)和低磁晶各向異性的磁性顆粒作為磁性填充顆粒，大大增加了它的相對磁導(dǎo)率，使得隔震控制效果更明顯。

(2)采用疊層結(jié)構(gòu)和磁流變彈性體作為受控元件，使得橫向和縱向均可承載且兩個方向的彈性模量均可控制，承載能力強(qiáng)，增加了隔震的適應(yīng)性。

(3)磁路結(jié)構(gòu)簡單，磁能利用率高，各零件結(jié)構(gòu)簡單，方便加工，節(jié)約成本，零件之間多采用螺紋連接，可靠性高，容易裝配。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的復(fù)合結(jié)構(gòu)磁流變彈性體隔震器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的底座俯視圖。

圖3為本發(fā)明的環(huán)形磁流變彈性體示意圖。

圖4為本發(fā)明的疊層結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

結(jié)合圖1-圖4，本發(fā)明的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)磁流變彈性體隔震器，包括底座1、隔震平臺7、磁流變彈性體片12和純鐵片13交替粘結(jié)而成的疊層結(jié)構(gòu)11、磁流變彈性體5、導(dǎo)磁體2、磁芯6、套筒4、線圈3和連接件。

所述底座1位于整個隔震器的最底端，包括下端的圓柱結(jié)構(gòu)及上端的圓柱形凸臺結(jié)構(gòu)；所述疊層結(jié)構(gòu)11安裝在底座1的凸臺結(jié)構(gòu)上，磁芯6安裝在疊層結(jié)構(gòu)11上端，所述磁芯6為上端大下端小的臺階形圓柱結(jié)構(gòu)；所述套筒4將底座1上端的凸臺結(jié)構(gòu)、疊層結(jié)構(gòu)11和磁芯6下端圓柱結(jié)構(gòu)三者套在一起；所述線圈3纏繞在套筒4外圓上；所述導(dǎo)磁體2為圓柱形腔體結(jié)構(gòu)，安裝在底座1下端的圓柱結(jié)構(gòu)上，且位于整個隔震器徑向的最外端；所述導(dǎo)磁體2與磁芯6上端圓柱結(jié)構(gòu)之間設(shè)有環(huán)形間隙，所述磁流變彈性體5為環(huán)形結(jié)構(gòu)，嵌入到導(dǎo)磁體2和磁芯6上端圓柱結(jié)構(gòu)之間的環(huán)形間隙中；所述隔震平臺7位于整個隔震器的最頂端，通過連接件與磁芯6相連。

為便于安裝，作為優(yōu)選的，所述磁芯6上端設(shè)有螺紋孔，隔震平臺7下端中間設(shè)有沉頭孔，所述連接件包括螺釘8、第一螺母9、第二螺母10；螺釘8上端安裝在隔震平臺7的沉頭孔內(nèi)，螺釘8下端安裝在磁芯6的螺紋孔內(nèi)；所述第一螺母9安裝在螺釘8的上端，且位于隔震平臺7的下端；所述第二螺母10安裝在螺釘8的下端，且位于磁芯6的上端；所述第一螺母9和第二螺母10用于限定隔震平臺7和磁芯6的相對位置。

進(jìn)一步的，所述純鐵片13的數(shù)量為n(n≥1)，所述磁流變彈性體片12的數(shù)量為m(m＝n+1)。

作為優(yōu)選的，所述磁流變彈性體片12和純鐵片13均為圓形結(jié)構(gòu)，且直徑相同；在一些實(shí)施方式中，所述磁流變彈性體12和純鐵片13也可以是矩形的。由彈性體片12和純鐵片13交替粘結(jié)而成的疊層結(jié)構(gòu)11可提供高承載和地震時的變剛度移頻控制，且保證地震時隔震基座能實(shí)現(xiàn)有效的橫向位移運(yùn)動而使上層建筑保持不動或微動。所述磁流變彈性體片12為片狀結(jié)構(gòu)的磁流變彈性體制成。

作為優(yōu)選的，所述線圈3的安全載流量為5～10a，直徑選擇為0.8～1.5mm，匝數(shù)為1000～1500；在其他一些實(shí)施方式，線圈3的相關(guān)參數(shù)可根據(jù)磁場強(qiáng)度的大小能否達(dá)到磁流變彈性體5的磁飽和強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整。通入線圈3的電流由外部可控直流電源提供，直流電源輸出電壓幅值、頻率和相位均可調(diào)節(jié)，從而控制磁場強(qiáng)度。

進(jìn)一步的，所述磁流變彈性體5選用具有大磁致伸縮系數(shù)和低磁晶各向異性的磁性顆粒作為磁性填充顆粒；如tb1-xdyxfe2合金作為磁性填充顆粒，以704硅橡膠為基體，以二甲基硅油為添加劑，可顯著提高相對磁導(dǎo)率。

進(jìn)一步的，所述底座1、導(dǎo)磁體2、磁芯6和純鐵片13均采用電工純鐵dt4a，具有較好的退磁特性和導(dǎo)磁特性，底座1、導(dǎo)磁體2、磁芯6和純鐵片13和磁流變彈性體片12、磁流變彈性體5共同構(gòu)成環(huán)形磁路，磁路結(jié)構(gòu)簡單，磁能利用率高。

作為對上述實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述底座1上端凸臺結(jié)構(gòu)與底座1下端圓柱結(jié)構(gòu)之間通過圓角過渡，以減少漏磁現(xiàn)象以及結(jié)構(gòu)應(yīng)力。

進(jìn)一步的，所述底座1下端圓柱結(jié)構(gòu)上均勻的設(shè)有3～6個通孔，用于將整個隔震器與地基固定。

工作時，所述底座1固連在建筑物地基最底層，隔震平臺7和隔震對象固連并隨其振動，當(dāng)磁芯6和導(dǎo)磁體2發(fā)生上下相對位移時，磁流變彈性體5處于受剪切狀態(tài)，而當(dāng)磁芯6發(fā)生橫向傾斜時，環(huán)形磁流變彈性體5又處于橫向受載狀態(tài)；震動過程中環(huán)形磁流變彈性體5橫向承載，縱向受剪切，疊層結(jié)構(gòu)11縱向承載，橫向受剪切；本發(fā)明的疊層結(jié)構(gòu)11借鑒了傳統(tǒng)的疊層橡膠支座的分層結(jié)構(gòu)設(shè)計，優(yōu)點(diǎn)在于可以承受較大垂直方向的載荷，并且通過交替粘接純鐵材料可以提高磁通的強(qiáng)度。

當(dāng)給線圈3提供一定大小的直流信號后，通電線圈3電流的改變伴隨著磁場強(qiáng)度的改變；磁流變彈性體5和疊層結(jié)構(gòu)11的剛度和阻尼都發(fā)生改變，使系統(tǒng)的固有頻率發(fā)生改變，即出現(xiàn)移頻的現(xiàn)象，從而避開激勵信號頻率共振區(qū)，起到建筑物隔震的作用。

由上可知，本發(fā)明的磁流變彈性體隔震器結(jié)構(gòu)簡單，隔震可控性好，適應(yīng)性強(qiáng)，橫向和縱向均可承載且兩個方向的彈性模量均可控制，可應(yīng)用于建筑物隔震場合。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。