[发明专利]磁性形状记忆合金智能自复位约束屈曲支撑

说明书

本发明公开了一种磁性形状记忆合金智能自复位约束屈曲支撑，所述约束屈曲支撑包括连接件、端封板、缸筒、约束盒、核心金属和控制单元，连接件连接主结构，缸筒内沿轴线设置连接板和核心金属，核心金属两侧设置多个约束盒，缸筒内两端对称设置多个控制单元，并通过限位板与连接件和核心金属相连，缸筒两端用端封板封闭，控制单元包括导杆、单元盒体、线圈、永磁体和磁性形状记忆合金块。主结构的振动引发连接件的相对变形，从而使核心金属变形耗能，并通过控制单元使屈曲支撑具有自复位和智能控制的功能。本发明具有构造简单、装配方便、阻尼耗能强、可恢复变形、多种工作状态等优点。

技术领域

本发明是一种用于土木建筑结构动力灾害防护领域的智能控制装置，属于土木工程结构耗能减振控制装置的技术领域。

背景技术

长期以来，地震、风、波浪等动力灾害一直威胁着对工程结构的安全，如何通过合理设计和应用各项技术提高工程结构的安全性始终是行业内关注的重点领域。结构振动控制技术自提出以来，一直备受结构工程师的关注，经过几十年的发展，各项理论、技术和方法日渐成熟，逐渐广泛应用于土木建筑结构的地震、风等动力灾害的防护。其基本原理是通过在结构中合理设置各类减振装置，改变结构刚度、阻尼甚至质量，从而有效降低结构的动力响应，保护结构免受损伤乃是倒塌。金属阻尼器是较早研发也是较多应用的减振装置之一，兼具承载和耗能能力，在刚度和阻尼两方面均能够对主体结构有所贡献。

约束屈曲支撑（Bulking Restrained Braces, BRB）是一类典型的金属阻尼器，主要由核心耗能件、外约束件及无粘结填充料组成，主要通过核心耗能件在压缩和拉伸时的金属屈服滞回耗能。自提出以来，一直广受认可，各类新型构造设计层出不穷，已公开的如：平行耗能软钢板约束型防屈曲支撑及其制作方法(CN101984194A)、纤维增强复合材料约束防屈曲耗能钢支撑(CN201459947U)、一种桁架约束型防屈曲支撑(CN104499596A)、铅-约束屈曲支撑复合耗能器及制作方法(CN100558998C)等。这些约束屈曲支撑主要从核心耗能件、约束方式、材料等方面进行改造。

近年来，得益于高性能材料和智能计算的发展，智能材料和控制逐渐成为结构振动控制领域发展的重要方向之一。磁性形状记忆合金(Magnetic Shape Memory Alloy，简写为MSMA)作为一种重要的智能材料，不仅具有马氏体相变引起的形状记忆效应和超弹性，而且具有马氏体变体重定向引起的磁致形状记忆效应和超弹性。在机械、传感等领域已经有了较多的装置研发，并逐渐在土木建筑振动控制领域有了一些装置研究，如挤压型自复位磁性形状记忆合金阻尼器(CN105735506B)、一种拉压型磁性形状记忆合金多模式智能阻尼器(CN105735507B)、磁控形状记忆合金的建筑物防震系统及其感应控制方法(CN103382743A)等。由于目前磁性形状记忆合金本身材料加工性能和成本的限制，直接用于土木建筑结构减振装置开发时，装置吨位较小，复合其他阻尼器特性共同开发新型多功能减振装置成为重要研发方向之一。

本发明结合约束屈曲支撑和磁性形状记忆合金的特点，提出一种具有较好自复位能力和可智能调控耗能屈服平台的智能自复位约束屈曲支撑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用磁性形状记忆合金动态改变约束屈曲支撑金属耗能特性，并能够自动复位的智能金属阻尼器，用于土木建筑结构动力灾害下的耗能减振。本发明利用金属滞回特性提供主要耗能能力，借助磁性形状记忆合金改变阻尼器的金属屈服滞回参数，并在振后复位阻尼器初始变形。相较于一般约束屈曲支撑，滞回耗能参数可调，且能自动复位。为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：