[发明专利]一种半主动变质量变阻尼的电涡流调谐质量阻尼器

说明书

本发明涉及一种半主动变质量变阻尼的电涡流调谐质量阻尼器，由半主动变质量的调谐质量阻尼部分、半主动变电涡流阻尼部分和控制中枢部分组成。本装置可以将结构的振动能量转化为质量块的机械能消耗结构的振动能量，同时将质量块的机械能转化为电涡流，电涡流发热进一步消耗结构振动的能量。控制中枢部分控制半主动变质量的调谐质量阻尼部分实时改变质量块的质量以调节调谐质量阻尼器的频率与结构的瞬时频率一致。同时，控制中枢部分控制半主动变电涡流阻尼部分实时改变导体板与永磁体之间的距离以调节电涡流阻尼力。与现有技术相比，本发明能实现控制建筑结构在风振和地震作用下的响应，对结构的振动控制效果更好，提高结构的安全性和可靠性。

技术领域

本发明属于土木工程、结构振动控制技术领域，具体为一种半主动变质量变阻尼的电涡流调谐质量阻尼器。

背景技术

调谐质量阻尼器由质量单元、刚度单元和阻尼单元组成。调谐质量阻尼器能够给结构一个反向的惯性力，并通过自身的阻尼单元消耗振动能量。当调谐至与结构的频率一致时，调谐质量阻尼器能发挥最佳的减振效果。

黏滞阻尼器采用液压黏滞阻尼器提供阻尼，在提供阻尼的同时，也会有一定刚度，无法做到刚度与阻尼的完全分离，影响设计分析。而且，液压黏滞阻尼器还存在漏油、不易养护、后期难以调节等问题，增加维护的难度和成本。电涡流阻尼是对液压黏滞阻尼的一大创新。电涡流阻尼器的原理是，导体质量块在运动时切割磁感线，根据法拉第电磁感应原理，在导体内就会产生感应电动势，形成电涡流，将振动能量转化为导体的热量，从而实现振动控制。

电涡流阻尼器的优势在于：磁体与导体之间没有直接接触，无摩擦阻尼和磨损；不受温度等环境影响；不存在漏油等状况，易于维护且耐久性好。

传统的被动式调谐质量阻尼器不能调节自身参数，有减振频带窄，对频率调谐敏感等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于利用半主动控制的方式克服上述现有调谐质量阻尼器存在的缺陷，提出一种半主动变质量变阻尼的电涡流调谐质量阻尼器，半主动控制属于参数控制，利用控制机构来主动调节结构的内部参数，使结构始终处于最优的状态。半主动控制与主动控制相比，不需要大量的外部输入力，只需要少量的外部输入力来驱动实施作用力的驱动器，尽可能主动利用结构振动响应过程中的相对变形和速度，来实现最优控制。半主动控制兼具被动控制简单易行与经济性的优点。

本发明通过以下技术方案实现：

一种半主动变质量变阻尼的电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于：包括半主动变质量的调谐质量阻尼部分、半主动变电涡流阻尼部分和控制中枢部分，其中：

所述半主动变质量的调谐质量阻尼部分包括底板(2)、侧板(3)、质量块(4)、弹簧(5)、滚轮(7)、槽道(8)、腔体II(13)、腔体I(12)、孔道I(14)、孔道II(15)、泵I(16)、泵II(17)、管道I(18)和管道II(19)；所述底板(2)水平固定在建筑结构的顶层楼板上，底板(2)上侧面设有槽道(8)；所述侧板(3)有两块，分别垂直固定在底板(2)的左右两侧，且与槽道(8)垂直；所述质量块4设置在底板2上，且质量块4在两侧板3之间；所述滚轮(7)安装在质量块(4)下侧，滚轮7与槽道8配合用于实现质量块4在底板2上水平移动；所述弹簧(5)有两个，分别设置在侧板与质量块4之间的两个间隙中，弹簧的一端与质量块固定，另一端固定在侧板(3)上；

所述腔体I(12)开设在质量块4中，所述腔体II(13)在质量块以外的位置；

所述孔道I(14)用于连通腔体I(12)和腔体II(13)，所述管道I(18)设在孔道I(14)内，所述泵I(16)设在管道I(18)上用于使腔体II(13)中的可变质量体进入腔体I(12)以增加质量块(4)的重量；