[发明专利]一种变参数多功能粘滞阻尼器的设计方法及阻尼器

权利要求书

1.一种变参数多功能粘滞阻尼器的设计方法，其特征在于：根据粘滞阻尼器的阻尼系数C_i与速度指数α_i随阻尼阀速度V的变化而变化，将粘滞阻尼器的本构关系曲线划分成若干阶段，根据本构关系曲线设计所述粘滞阻尼器中阻尼阀的弧形曲面，具体步骤如下：

S1，根据粘滞阻尼器的阻尼系数C_i与速度指数α_i随阻尼阀速度V的变化而变化，将粘滞阻尼器的F_i阻尼力采用分段函数为公式Ⅰ表示如下：

根据分段函数设计粘滞阻尼器的弧形端面包括三段曲面，分别为第一曲面、第二曲面和第三曲面，且第I阶段的分段函数对应第一曲面，第II阶段的分段函数对应第二曲面，第III阶段的分段函数对应第三曲面；

其中i＝1,2,3，F₁、C₁、α₁分别表示第I阶段的粘滞阻尼器的阻尼力、阻尼系数和速度指数，F₂、C₂、α₂分别表示第II阶段的粘滞阻尼器的阻尼力、阻尼系数和速度指数，F₃、C₃、α₃分别表示第III阶段的粘滞阻尼器的阻尼力、阻尼系数和速度指数，sign()为符号函数，V为阻尼阀速度，V_max为粘滞阻尼器的活塞运动最大速度；

S2，已知通过阀芯的弧形端面与节流孔之间形成的环缝的流量为公式Ⅱ，其中δ为阀芯的弧形端面与节流孔之间形成的环缝的宽度，D为节流孔的直径，μ为阻尼介质粘度，l为阀芯的弧形端面的长度，ΔP为第一阻尼腔室与第二阻尼腔室的压强差；已知Q＝AV为公式Ⅲ，其中A为活塞面积，V为阻尼阀速度；由公式Ⅱ和公式Ⅲ推导出为公式Ⅳ，其中F为粘滞阻尼器的阻尼力；

S3，对公式Ⅳ两边同时积分得到为公式Ⅴ；

S4，由公式Ⅰ和公式Ⅴ推导为公式Ⅵ，根据公式Ⅵ计算出阀芯的弧形端面与节流孔之间形成的环缝的宽度δ；

S4，采用代入公式Ⅵ，对δ用坐标进行高次拟合，其中x^j为拟合坐标，b_j为拟合系数，n为大于等于4的正整数，得到弧形端面的三段曲面对应的拟合曲线。

2.如权利要求1所述的一种变参数多功能粘滞阻尼器的设计方法，其特征在于：确定三段曲面对应的粘滞阻尼器的参数；

第I阶段、第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段对应的粘滞阻尼器的阻尼阀速度V，分别为|V|≤0.005V_max、0.005V_max＜|V|≤0.2V_max、|V|＞0.2V_max，V_max为粘滞阻尼器的活塞运动最大速度；

第I阶段、第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段对应的粘滞阻尼器的速度指数的取值分别为α₁≥1、0.25≥α₂≥0.1、1.0＞α₃＞0.25；

第I阶段、第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段对应的粘滞阻尼器的阻尼系数C₁、C₂和C₃的取值由桥梁结构特性和抗震设计要求决定。

3.如权利要求1所述的一种变参数多功能粘滞阻尼器的设计方法，其特征在于：

所述粘滞阻尼器的第一曲面对应所述粘滞阻尼器在速度极低的情况即|V|≤0.005V_max，此时阻尼力极小，所述粘滞阻尼器在温度变化引起的缓慢运动下不会产生较大的阻尼力；

所述粘滞阻尼器的第二曲面对应所述粘滞阻尼器在速度较低的情况即0.005V_max＜|V|≤0.2V_max，此时阻尼力沿速度指数较小的曲线增加，阻尼力可以快速增加到一个较大的数值；

所述粘滞阻尼器的第三曲面对应粘滞阻尼器在速度较大的情况即|V|＞0.2V_max，此时阻尼力沿速度指数较大的曲线增加，阻尼力随速度的增加而较均匀增加。