一种叠层U型形状记忆合金阻尼器

本发明涉及一种叠层u型形状记忆合金阻尼器，属于结构振动控制。

背景技术：

1、桥梁是交通网络的重要组成部分在震后救援和经济恢复中承担着重要作用。我国西南部是地震高发地区，在强震作用下，桥梁可能产生严重的塑性损伤，在震后，按照目前基于延性设计理念设计的结构虽然能够避免倒塌，但是较大的残余位移可能使桥梁功能丧失，在汶川地震后，大量桥梁结构由于强烈的地震作用出现了较大的残余位移，桥梁的修复或者重建往往造成巨大的生命财产损失，在影响震后生命救援的同时，延缓灾区正常经济活动的恢复。

2、为了减小桥梁的残余位移，使其在震后尽快恢复功能，自复位技术被认为是最有潜力的解决方法之一。自复位技术的原理在于：将自复位装置与结构有机结合，有效减小甚至消除结构的残余位移，实现结构震后功能可恢复。在这一范畴下，许多自复位阻尼器、连接和支撑装置被成功提出，其中，u型形状记忆合金板材因其良好的耗能能力和复位能力被广泛应用于自复位技术领域。

3、为了使u型形状记忆合金板材走向实际工程应用，学者们进行了一系列的材料性能研究，结果表明，u型形状记忆合金板材存在明显的尺寸效应，具体表现为：形状记忆合金板材厚度越小，残余位移越小，变形能力越强，但是随着形状记忆合金板材厚度的增加，残余位移呈现明显增大，复位性能退化，同时，材料也更容易发生脆性破坏，这些缺点限制了u型形状记忆合金板材走向实际工程应用。为了解决这一问题，有研究通过将多个u型形状记忆合金板材串联连接，保证其强度满足实际工程需求，但是这种布置方式占用的空间较大，实际应用场景受限，同时，由于每个u型形状记忆合金板材均为独立安装，工程误差和安装位置的不同可能会导致装置协调变形能力差。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种叠层u型形状记忆合金阻尼器，其通过橡胶的硫化作用，将多个不同尺寸的状记忆合金薄板粘结在一起，实现多个状记忆合金板材协调变形，在提高强度的同时不增加装置的残余位移，有效发挥状记忆合金薄板残余位移小、变形能力强的性能优势，使得状记忆合金板材的实际工程应用成为可能。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种叠层u型形状记忆合金阻尼器，所述叠层u型形状记忆合金阻尼器包括连接件a、连接件b、叠层u型形状记忆合金板a以及叠层u型形状记忆合金板b，所述叠层u型形状记忆合金板a以及叠层u型形状记忆合金板b相对设置，二者之间连接有连接件a以及连接件b；

4、所述连接件a两端设置有沉孔a，连接件b两端设置有沉孔b，沉孔a以及沉孔b内均设置有沉孔螺栓；所述连接件a以及连接件b中部均设置有多个螺栓孔，用于与建筑结构相连；

5、所述叠层u型形状记忆合金板a以及叠层u型形状记忆合金板b均由多层u型形状记忆合金薄板和多层u型橡胶垫层组合而成；

6、所述连接件a以及连接件b端部内凹有方槽，所述叠层u型形状记忆合金板a以及叠层u型形状记忆合金板b的端部设有开孔，所述开孔与沉孔a以及沉孔b对应；所述叠层u型形状记忆合金板a以及叠层u型形状记忆合金板b的端部伸入所述方槽内，并通过多个所述沉孔螺栓连接在一起。

7、进一步地，所述连接件a和连接件b均为正面开孔钢板，左右两端对称开有方槽，方槽的高度为l2；所述叠层u型形状记忆合金板a以及叠层u型形状记忆合金板b的厚度也为l2。

8、进一步地，所述沉孔a对称布置在连接件a的左右两端，沉孔b对称布置在连接件b的左右两端。

9、进一步地，所述螺栓孔呈矩阵布置形式，其对称布置在连接件a和连接件b的中间。

10、进一步地，所述叠层u型形状记忆合金板a与叠层u型形状记忆合金板b均由n个u型形状记忆合金薄板和n-1个u型橡胶垫层粘结组成，n为正整数，其包括两个平直段以及一个圆弧过渡段，两个平直段长度均为l1，厚度均为t1，圆弧过渡段为不同半径的半圆，两个平直段均与圆弧过渡段相切，最内侧的u型形状记忆合金薄板内径为r1，最外侧的u型形状记忆合金薄板外径为r2，参数n、l1、t1、r1和r2均可根据实际工程确定。

11、进一步地，所述叠层u型形状记忆合金板a与叠层u型形状记忆合金板b中的每个u型形状记忆合金薄板的厚度为t1，均可根据实际工程需求灵活设计和调整。

12、进一步地，当建筑结构由于地震作用发生振动时，会带动连接件a和连接件b发生相对运动，进而引起连接在连接件a和连接件b两端的叠层u型形状记忆合金板a以及叠层u型形状记忆合金板b产生变形；在地震发生时，为建筑结构提供阻尼力，增强结构的耗能能力，减小建筑结构的振动幅值；在地震结束时，为建筑结构提供足够的复位能力，减小甚至消除建筑结构的残余位移，实现结构震后功能快速恢复。

13、本发明能够取得如下技术效果：

14、(1)通过橡胶的硫化作用，将多个不同尺寸的状记忆合金薄板粘结在一起，协调变形能力强、占用空间小；

15、(2)利用u型形状记忆合金薄板得性能优势，装置可提供的强度高、残余位移小和变形能力强；

16、(3)采用多个不同尺寸的状记忆合金板材，其屈服位移不同，能够实现多阶段屈服，实现分阶段抗震设计；

17、(4)采用两组叠层u型形状记忆合金板对称布置，当其中一组叠层u型形状记忆合金板向内变形时，另一组一定为向外变形，实现强度对称；

18、(5)阻尼器的损伤主要集中在叠层u型形状记忆合金板，两组叠层u型形状记忆合金板均采用螺栓与连接件a和连接件b连接，在震后若发生破坏，可快速拆卸更换叠层u型形状记忆合金板。

技术特征：

1.一种叠层u型形状记忆合金阻尼器，其特征在于：所述叠层u型形状记忆合金阻尼器包括连接件a(1)、连接件b(2)、叠层u型形状记忆合金板a(3)以及叠层u型形状记忆合金板b(4)，所述叠层u型形状记忆合金板a(3)以及叠层u型形状记忆合金板b(4)相对设置，二者之间连接有连接件a(1)以及连接件b(2)；

2.根据权利要求1所述的一种叠层u型形状记忆合金阻尼器，其特征在于：所述连接件a(1)和连接件b(2)均为正面开孔钢板，左右两端对称开有方槽，方槽的高度为l2；所述叠层u型形状记忆合金板a(3)以及叠层u型形状记忆合金板b(4)的厚度也为l2。

3.根据权利要求1所述的一种叠层u型形状记忆合金阻尼器，其特征在于：所述沉孔a(11)对称布置在连接件a(1)的左右两端，沉孔b(21)对称布置在连接件b(2)的左右两端。

4.根据权利要求1所述的一种叠层u型形状记忆合金阻尼器，其特征在于：所述螺栓孔(12)呈矩阵布置形式，其对称布置在连接件a(1)和连接件b(2)的中间。

5.根据权利要求1所述的一种叠层u型形状记忆合金阻尼器，其特征在于：所述叠层u型形状记忆合金板a(3)与叠层u型形状记忆合金板b(4)均由n个u型形状记忆合金薄板(31)和n-1个u型橡胶垫层(32)粘结组成，n为正整数，其包括两个平直段以及一个圆弧过渡段，两个平直段长度均为l1，厚度均为t1，圆弧过渡段为不同半径的半圆，两个平直段均与圆弧过渡段相切，最内侧的u型形状记忆合金薄板(31)内径为r1，最外侧的u型形状记忆合金薄板(31)外径为r2，参数n、l1、t1、r1和r2均可根据实际工程确定。

6.根据权利要求5所述的一种叠层u型形状记忆合金阻尼器，其特征在于：所述叠层u型形状记忆合金板a(3)与叠层u型形状记忆合金板b(4)中的每个u型形状记忆合金薄板(31)的厚度为t1，均可根据实际工程需求灵活设计和调整。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种叠层u型形状记忆合金阻尼器，其特征在于：当建筑结构由于地震作用发生振动时，会带动连接件a(1)和连接件b(2)发生相对运动，进而引起连接在连接件a(1)和连接件b(2)两端的叠层u型形状记忆合金板a(3)以及叠层u型形状记忆合金板b(4)产生变形；在地震发生时，为建筑结构提供阻尼力，增强结构的耗能能力，减小建筑结构的振动幅值；在地震结束时，为建筑结构提供足够的复位能力，减小甚至消除建筑结构的残余位移，实现结构震后功能快速恢复。

技术总结本发明涉及一种叠层U型形状记忆合金阻尼器，属于结构振动控制技术领域。包括连接在一起的连接件a、连接件b、叠层U型形状记忆合金板a以及叠层U型形状记忆合金板b；连接件a两端设置有沉孔a，连接件b两端设置有沉孔b，沉孔a以及沉孔b内均设置有沉孔螺栓；叠层U型形状记忆合金板a以及叠层U型形状记忆合金板b均由多层U型形状记忆合金薄板和多层U型橡胶垫层组合而成；连接件a以及连接件b端部内凹有方槽，叠层U型形状记忆合金板a以及叠层U型形状记忆合金板b的端部设有开孔，叠层U型形状记忆合金板a以及叠层U型形状记忆合金板b的端部伸入所述方槽内，并通过多个所述沉孔螺栓连接在一起。本发明有效解决了耗能及变形问题。技术研发人员：董慧慧,杨智乐,董振华,赵永杰,杜修力受保护的技术使用者：北京工业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5