[发明专利]一种钢管内置空间链球式碰撞阻尼器

说明书

本发明提供了一种钢管内置空间链球式碰撞阻尼器，属于土木工程振动控制技术领域。该阻尼器装置由环形薄片外壳和其中央的球形质量振子通过其上的弹簧实现连接，多个刚性杆固定在球形质量振子上；环形外壳、球形质量振子、弹簧形成了调谐质量阻尼器，抵消部分外部激励引起的钢管结构振动响应。同时刚性杆顶端的粘弹性吸能帽与外壳产生碰撞，通过碰撞消耗一部分振动能量，粘弹性吸能帽吸收一部分振动能量。环形平面内有多个弹簧能在多个方向上起到减振作用，通过连接杆件把单个的阻尼器连接成空间链球式阻尼器放置于圆形钢管内，能够提高减振效率，减少安装所占的空间和安装费用。

技术领域

本发明属于土木工程振动控制技术领域，涉及一种钢管内置空间链球式碰撞阻尼器。

背景技术

利用阻尼来吸能减振，最初应用于航天航空，军工，枪炮，汽车等行业中。从20世纪70年代后，国外开始逐步地把这些技术转用到建筑、桥梁、铁路等工程中，其发展十分迅速。到20世纪末，全世界已有近100多个结构工程运用了阻尼器来吸能减振。采用阻尼器减振是一种被动控制系统，是通过增加结构阻尼、耗散振动能量来减小结构响应。由于其装置简单、材料经济、减振效果好等特点，在实际结构控制中具有广泛的应用前景。阻尼器种类繁多，我国现行抗规将其分为位移相关型和速度相关型。位移相关型阻尼器的耗能与其自身变形和相对滑动位移有关，常用的有金属阻尼器和摩擦阻尼器。速度相关型阻尼器的阻尼特性与加载频率有关，常用的有粘滞阻尼器和粘弹性阻尼器。

本发明是在本人已申请专利《一种多耗能方式相结合的空间阻尼器》的基础上，把原来球形内空腔的正方体外壳改成薄环形外壳，并且把弹性杆和连接弹簧减限定在环形外壳所在平面内的阻尼器，在与环形外壳平面垂直的方向上用带螺纹的弹性连接杆件连接多个阻尼器，最后放入到圆形钢管中，通过弹簧振子以及粘弹性材料和管壁的碰撞来吸能减振。既有原来阻尼器的多种耗能方式，又能简单作用于钢管结构，提高减振和安装效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种安装在圆形钢管内部的空间链球式阻尼器，该阻尼器的优点是便于安装，有着很高的减振效率，并且不会在减振的过程制造大的噪声，改善原本阻尼器安装在结构外部占用空间，并且减振效率低的缺点。本发明的技术方案：

一种置于圆形钢管内的链球式空间阻尼器，包括球形质量振子1、环形外壳2、弹簧3、刚性杆4、粘弹性吸能帽5和连接杆件6；

环形薄片外壳2包围在外侧，当放进圆形钢管之后与钢管内壁贴合，在环形薄片外壳2包围的中央，球形质量振子1通过其上的弹簧3实现与环形薄片外壳2的连接；多个刚性杆4固定在球形质量振子1上，均与球面垂直，并且限定在外壳2所在的平面内，保证刚性杆4端口的粘弹性吸能帽5与环形薄片外壳2之间存在一定距离，该距离通过刚性杆4的长度调节，以上构件形成一个单独的阻尼器，而通过带螺栓的杆件6把多个阻尼器连接起来安置在圆形钢管内形成链球式空间阻尼器。当所属的钢管结构发生振动时，与钢管垂直方向的振动分量会导致弹簧3带动球形质量振子1产生振动，刚性杆件4顶端的粘弹性吸能帽5和环形薄片外壳2发生碰撞，粘弹性材料吸收振动能量；与钢管平行方向的振动分量会由另外一个与这个分量垂直的钢管内的阻尼器消耗，但是这个阻尼器的环形薄片外壳2与钢管的摩擦也能消耗一小部分能量。

所述的球形质量振子1的质量根据安放处钢管结构的频率和荷载的振动频率来确定。

所述的弹簧3的刚度根据安放处钢管结构的频率和荷载的振动频率以及不同方向减振的要求来确定。

所述的刚性杆4的长度根据安放处钢管结构的不同方向减振的要求来确定。

所述的链接杆件6的长度根据单个阻尼器的减振效率衰减范围来确定。