一种多向粘弹性-自复位SMA复合阻尼器减振装置

本发明涉及结构减振，具体涉及一种多向粘弹性-自复位sma复合阻尼器减振装置。

背景技术：

1、结构振动控制作为土木工程与机械工程领域的关键研究方向，近年来其重要性日益凸显。随着大型复杂结构在桥梁、高层建筑等领域的广泛应用，结构振动问题逐渐成为影响结构安全性和稳定性的关键因素。结构在外部风力、地震等动力作用下的振动，不仅可能引发结构出现裂纹、变形甚至倒塌等严重损害，还会影响结构的正常使用功能，对人们的生命财产安全构成严重威胁。这种影响不仅体现在单独结构的安全性和稳定性，还涉及相邻结构间的振动传递。

2、目前，为应对结构振动问题，多种减振技术已被广泛研究和应用。这些技术主要通过主动或被动的方式调节结构振动，减小振动幅度，从而提高结构的稳定性。然而，传统的被动控制方法，如减振装置的安装，往往存在安装复杂、维护成本高、耗能效率低等问题。而主动振动控制系统，尽管能够实现更为精确的振动控制，但其依赖复杂的控制算法和大量的传感器，导致系统成本高昂且复杂度增加。

3、随着材料科学的飞速发展，新型材料在结构振动控制领域展现出巨大的潜力。其中，sma（shape memory alloy）材质和粘弹性材料尤为引人关注。sma材质作为一种具有超弹性和形状记忆特性的金属合金，其独特的形状记忆效应和超弹性使得它在振动控制中能够发挥重要作用。在受到外力作用时，sma能够产生大变形，并在外力去除后迅速恢复原始形状，从而有效吸收和耗散振动能量。而粘弹性材料则具有良好的吸能耗散能力和形变能力，能够在中频和中等温度时表现出最佳的阻尼效果，为结构提供稳定的支撑。

4、尽管已有多种阻尼器应用于结构振动控制领域，但这些阻尼器仍存在一定的局限性。例如，公开号为cn114321253a提供的一种减振阻尼器，其主要包括伸缩杆组件、阻尼结构以及弹簧，伸缩杆组件受到压力迅速收缩，阻尼结构使伸缩杆组件伸长时恢复速度较慢，以缓冲振动能量；但是这种减振阻尼器只能在伸缩杆组件的运动方向上进行单一方向减振，其存在控制方向单一、复位能力差、控制频段单一等问题，限制了减振装置在实际工程中的应用效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种多向粘弹性-自复位sma复合阻尼器减振装置，解决现有技术中减振装置控制方向单一、复位能力差、控制频段单一的技术问题。

2、为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：

3、本发明提供了一种多向粘弹性-自复位sma复合阻尼器减振装置，包括：外筒、多向移动结构、sma自复位耗能结构以及连接结构，外筒具有连接面以及由连接面的相对一面向内部凸出的限位部；多向移动结构设置于外筒内部，并通过粘弹性材料与连接面相连；sma自复位耗能结构包括若干组抵挡部、sma丝材以及sma弹簧，每组所述抵挡部均包括两个布置在限位部相对两侧的抵挡件，两对应抵挡件之间通过所述sma丝材进行连接，所述抵挡件的外侧通过所述sma弹簧与多向移动结构相连；连接结构包括若干个活动件以及若干个固定件，若干个所述活动件和若干个固定件分别设置于外筒的周围，并分别连接多向移动结构及外筒。

4、在一些实施例中，所述抵挡部、所述活动件和所述固定件设置的数量相等，且若干个所述活动件和若干个所述固定件在外筒外侧的位置分别与若干个所述抵挡件的位置对应。

5、在一些实施例中，所述抵挡部设置有两组，两组所述抵挡部包括四个绕所述限位部外侧均匀布置的所述抵挡件，每两个相对应的所述抵挡件之间连接有所述sma丝材；每个所述抵挡件均包括挡板，所述挡板设置在所述限位部的外侧，并与所述限位部的侧壁贴合设置；所述活动件和所述固定件均设置有两个。

6、在一些实施例中，所述多向移动结构包括底盘以及若干个竖向板，所述底盘背离所述连接面的一侧设置有一凸起板，每个所述抵挡件靠近所述连接面的一端抵接在所述凸起板的外侧，所述sma丝材设置于所述凸起板和所述限位部之间的空间处；若干个所述竖向板设置在所述底盘的外侧，并由所述底盘向背离所述连接面的方向延伸，所述竖向板处于所述抵挡件的外侧，若干个所述竖向板分别与若干个所述抵挡件一一对应。

7、在一些实施例中，所述活动件包括拉杆，所述拉杆的一端穿过所述外筒的侧壁与所述多向移动结构的外侧连接；所述固定件包括固定杆，所述固定杆的一端与所述外筒固定相连；其中，所述拉杆和所述固定杆的另一端均向远离所述外筒的方向延伸并用于连接外部结构。

8、在一些实施例中，所述粘弹性材料设置四块，四块所述粘弹性材料以所述连接面的中心为基准，呈环形阵列式设置，每块所述粘弹性材料均为扇形结构。

9、在一些实施例中，所述限位部包括若干个限位挡块，每个所述限位挡块连接于所述外筒内壁与所述连接面的相对一面，所述限位挡块的相对两侧分别形成两抵接面，两对应抵挡件分别设置在其中一所述限位挡块的外侧，并与该所述限位挡块的两抵接面抵接配合，以限制两所述抵挡件的移动位置，保证两抵挡件之间的sma丝材保持只受拉不受压的状态。

10、在一些实施例中，所述多向粘弹性-自复位sma复合阻尼器减振装置还包括多个连接装置，多个所述连接装置分别用于连接活动件和固定件背离外筒的一端，以供所述活动件和固定件通过所述连接装置连接外部结构；每个所述连接装置均包括连接平板以及加筋勒，所述连接平板为方形，其至少一个边角为切角，所述连接平板通过切角与所述活动件或所述固定件进行连接，所述连接平板相邻的两边以及对角方向均设置有所述加筋勒。

11、与现有技术相比，本发明提供的多向粘弹性-自复位sma复合阻尼器减振装置，技术效果主要体现在以下几个方面：

12、（1）多向振动控制：通过独特设计，使外部结构件能通过活动件和固定件向外筒和多向移动结构传递荷载，实现对多个水平方向、多个频段振动的高效控制，提升了工程结构的稳定性和抗振性能，适应复杂振动环境。

13、（2）自动复位功能：通过两对应抵挡件之间连接的sma丝材，以及抵挡件的外侧和多向移动结构之间连接的sma弹簧，从而能够利用sma材料的形状记忆效应，实现自动复位，以减少维护需求，降低成本，确保结构长期稳定性。

14、（3）高效耗能性能：通过在多向移动结构和连接面之间设置的粘弹性材料，以及配合设置的sma自复位耗能结构，能够结合sma的超弹性与粘弹性材料的阻尼性能，高效吸收和耗散振动能量，从而提升耗能效率，延长结构寿命。

15、（4）宽频稳定性：突破传统阻尼器频率敏感性限制，在更广频率范围内保持稳定阻尼性能，提供全面可靠的振动控制方案。

16、综上，本发明结合sma材料的自复位特性和超弹性耗能能力，以及粘弹性材料的优异阻尼性能，有效地解决了多向振动控制、自复位功能缺失、耗能效率低以及频率敏感性限制等技术问题，可应用于单独结构的振动控制，亦可应用于相邻结构间振动控制，为结构减振技术领域提供了新的解决方案。

技术特征：

1.一种多向粘弹性-自复位sma复合阻尼器减振装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的多向粘弹性-自复位sma复合阻尼器减振装置，其特征在于，所述抵挡部、所述活动件和所述固定件设置的数量相等，且若干个所述活动件和若干个所述固定件在外筒外侧的位置分别与若干个所述抵挡件的位置对应。

3.根据权利要求2所述的多向粘弹性-自复位sma复合阻尼器减振装置，其特征在于，所述抵挡部设置有两组，两组所述抵挡部包括四个绕所述限位部外侧均匀布置的所述抵挡件，每两个相对应的所述抵挡件之间连接有所述sma丝材；所述活动件和所述固定件均设置有两个。

4.根据权利要求3所述的多向粘弹性-自复位sma复合阻尼器减振装置，其特征在于，每个所述抵挡件均包括挡板，所述挡板设置在所述限位部的外侧，并与所述限位部的侧壁贴合设置。

5.根据权利要求4所述的多向粘弹性-自复位sma复合阻尼器减振装置，其特征在于，所述多向移动结构包括底盘以及若干个竖向板，所述底盘背离所述连接面的一侧设置有一凸起板，每个所述抵挡件靠近所述连接面的一端抵接在所述凸起板的外侧，所述sma丝材设置于所述凸起板和所述限位部之间的空间处；若干个所述竖向板设置在所述底盘的外侧，并由所述底盘向背离所述连接面的方向延伸，所述竖向板处于所述抵挡件的外侧，若干个所述竖向板分别与若干个所述抵挡件一一对应。

6.根据权利要求5所述的多向粘弹性-自复位sma复合阻尼器减振装置，其特征在于，所述竖向板设置有四个。

7.根据权利要求1所述的多向粘弹性-自复位sma复合阻尼器减振装置，其特征在于，所述活动件包括拉杆，所述拉杆的一端穿过所述外筒的侧壁与所述多向移动结构的外侧连接；所述固定件包括固定杆，所述固定杆的一端与所述外筒固定相连；其中，所述拉杆和所述固定杆的另一端均向远离所述外筒的方向延伸并用于连接外部结构。

8.根据权利要求1所述的多向粘弹性-自复位sma复合阻尼器减振装置，其特征在于，所述粘弹性材料设置四块，四块所述粘弹性材料以所述连接面的中心为基准，呈环形阵列式设置，每块所述粘弹性材料均为扇形结构。

9.根据权利要求1所述的多向粘弹性-自复位sma复合阻尼器减振装置，其特征在于，所述限位部包括若干个限位挡块，每个所述限位挡块连接于所述外筒内壁与所述连接面的相对一面，所述限位挡块的相对两侧分别形成两抵接面，两对应抵挡件分别设置在其中一所述限位挡块的外侧，并与该所述限位挡块的两抵接面抵接配合，以限制两所述抵挡件的移动位置，保证两抵挡件之间的sma丝材保持只受拉不受压的状态。

10.根据权利要求1所述的多向粘弹性-自复位sma复合阻尼器减振装置，其特征在于，所述多向粘弹性-自复位sma复合阻尼器减振装置还包括多个连接装置，多个所述连接装置分别用于连接活动件和固定件背离外筒的一端，以供所述活动件和固定件通过所述连接装置连接外部结构；

技术总结本发明公开了一种多向粘弹性‑自复位SMA复合阻尼器减振装置，包括：外筒、多向移动结构、SMA自复位耗能结构以及连接结构，外筒具有连接面以及由连接面的相对一面向内部凸出的限位部；多向移动结构通过粘弹性材料与连接面相连；SMA自复位耗能结构包括若干组抵挡部、SMA丝材以及SMA弹簧，每组抵挡部均包括两个布置在限位部相对两侧的抵挡件，两对应抵挡件之间通过SMA丝材进行连接，抵挡件的外侧通过SMA弹簧与多向移动结构相连；连接结构包括若干个活动件以及若干个固定件；本发明结合SMA材料的自复位特性和超弹性耗能能力，以及粘弹性材料的优异阻尼性能，能够实现对多个水平方向、多个频段振动的高效控制，同时提升了工程结构的稳定性和抗振性能。技术研发人员：陈波,昌明静,刘加龙受保护的技术使用者：武汉理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25