本發明屬于土木工程振動控制技術領域，涉及一種多耗能方式相結合的空間阻尼器。

背景技術：

利用阻尼來吸能減震，最初應用于航天航空，軍工，槍炮，汽車等行業中。從20世紀70年代后，國外開始逐步地把這些技術轉用到建筑、橋梁、鐵路等工程中，其發展十分迅速。到20世紀末，全世界已有近100多個結構工程運用了阻尼器來吸能減震。采用阻尼器減震是一種被動控制系統，是通過增加結構阻尼、耗散振動能量來減小結構響應。由于其裝置簡單、材料經濟、減振效果好等特點，在實際結構控制中具有廣泛的應用前景。阻尼器種類繁多，我國現行抗規將其分為位移相關型和速度相關型。位移相關型阻尼器的耗能與其自身變形和相對滑動位移有關，常用的有金屬阻尼器和摩擦阻尼器。速度相關型阻尼器的阻尼特性與加載頻率有關，常用的有粘滯阻尼器和粘彈性阻尼器。

本發明是在已有的普通粘彈性阻尼器基礎上，主要考慮傳統阻尼器大多只在單軸方向上起作用，并且使用的耗能方式單一的問題，提出了一種多種耗能方式結合并且能在各個方向上都很好起到耗能減震的空間阻尼器，實現了提升阻尼器耗能能力的同時應用到空間各個方向上的目的。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種多種耗能方式相結合，在各個方向上都能起到良好控制作用的空間阻尼器，實現了提高單個阻尼器的耗能上限，改善原本阻尼器只能在單一方向上起主要作用的不足的功能。

本發明的技術方案：

一種多耗能方式結合的空間阻尼器，包括外部殼體1、球形質量振子2、彈簧3、剛性桿4和粘性材料層5；

兩外部殼體1相對布置，其相對側為球形空腔，球形空腔內表面涂覆有粘性材料層5；球形質量振子2位于兩外部殼體1間形成的球形空腔內，通過其上的彈簧3實現連接；多個剛性桿4固定在球形質量振子2上，均與球面垂直，保證剛性桿4的頂端和粘性材料層5存在距離，該距離通過剛性桿4的長度調節。當所附屬的主結構發生振動時，彈簧3帶動球形質量振子2產生振動，剛性桿4頂端與粘性材料層5產生碰撞，粘性材料層5吸收振動能量。

所述的球形質量振子2的質量根據安放處主結構的頻率和荷載的振動頻率來確定。

所述的彈簧3的剛度根據安放處主結構的頻率和荷載的振動頻率以及不同方向減振的要求來確定。

所述的剛性桿4的長度根據安放處主結構不同方向減振的要求來確定。

當阻尼器所附屬的主結構發生振動時，通過彈簧3與外部殼體1連接的球形質量振子2也產生振動，與彈簧3形成了調諧質量阻尼器，抵消部分外部激勵引起的主結構振動響應。同時球形質量振子2的振動會使剛性桿4頂端與粘性材料層5產生碰撞，通過碰撞消耗一部分振動能量，粘性材料層5吸收一部分振動能量。球形質量振子2通過在各個方向的彈簧3與外部殼體1的球形空腔內壁相連，在球形質量振子2各個方向上布置剛性桿4，所以球形質量振子2在空間各個方向上都能振動并與粘性材料層5產生碰撞。

本發明的有益效果：本發明的阻尼器對結構任意方向上的振動都能達到良好的耗能減振效果。通過調節各個方向彈簧的剛度、剛性桿的長度可以實現在不同方向產生不同減震效果的功能。

附圖說明

圖1是本發明的結構組合示意圖。

圖2是本發明的結構內部截面圖。

圖中：1外部殼體；2球形質量振子；3彈簧；4剛性桿；5粘性材料層。

具體實施方式

以下結合附圖和技術方案，進一步說明本發明的具體實施方式。

一種多耗能方式結合的空間阻尼器，包括外部殼體1、球形質量振子2、彈簧3、剛性桿4和粘性材料層5；

兩外部殼體1相對布置，其相對側為球形空腔，球形空腔內表面涂覆有粘性材料層5；球形質量振子2位于兩外部殼體1間形成的球形空腔內，通過其上的彈簧3實現連接；多個剛性桿4固定在球形質量振子2上，均與球面垂直，保證剛性桿4的頂端和粘性材料層5存在距離，該距離通過剛性桿4的長度調節。當所附屬的主結構發生振動時，彈簧3帶動球形質量振子2產生振動，剛性桿4頂端與粘性材料層5產生碰撞，粘性材料層5吸收振動能量。

所述的球形質量振子2的質量根據安放處主結構的頻率和荷載的振動頻率來確定。

所述的彈簧3的剛度根據安放處主結構的頻率和荷載的振動頻率以及不同方向減振的要求來確定。

所述的剛性桿4的長度根據安放處主結構不同方向減振的要求來確定。

當阻尼器所附屬的主結構發生振動時，通過彈簧3與外部殼體1連接的球形質量振子2也產生振動，與彈簧3形成了調諧質量阻尼器，抵消部分外部激勵引起的主結構振動響應。同時球形質量振子2的振動會使剛性桿4頂端與粘性材料層5產生碰撞，通過碰撞消耗一部分振動能量，粘性材料層5吸收一部分振動能量。球形質量振子2通過在各個方向的彈簧3與外部殼體1的球形空腔內壁相連，在球形質量振子2各個方向上布置剛性桿4，所以球形質量振子2在空間各個方向上都能振動并與粘性材料層5產生碰撞。

技術特征：

技術總結
本發明提供了一種多耗能方式相結合的空間阻尼器，屬于土木工程振動控制技術領域。該空間阻尼器裝置由內部為球形空腔的方形殼體，在球形腔內部附有一層粘性材料層。在球形空腔中心安置一個球形質量振子，球形質量振子通過彈簧和外殼球形內壁連接，在球形質量振子不同方向上安裝剛性桿；球形質量振子、彈簧和外殼組成了一調諧質量阻尼器，對主結構起到減振作用；球形質量振子的振動使剛性桿和外殼內壁上的粘性材料層發生碰撞，消耗一部分主結構的振動能量，粘性材料層吸收一部分剛性桿傳遞的能量。因球形質量振子可以在各個方向振動，因此該阻尼器對結構的各個方向振動都能達到的耗能減振效果。

技術研發人員：范書立;宋鋼兵;霍林生
受保護的技術使用者：大連理工大學
技術研發日：2017.07.03
技術公布日：2017.09.08