一种磁流变弹性体式连梁阻尼器制造技术

本发明专利技术涉及一种磁流变弹性体式连梁阻尼器，设置在相邻的剪力墙结构连梁之间，其特征在于，该阻尼器包括屈服耗能组件和磁流阻尼耗能组件，所述的屈服耗能组件为分别设置在相邻剪力墙结构连梁之间的上U型软钢和下U型软钢，所述的磁流阻尼耗能组件设置在上U型软钢和下U型软钢形成的空间内，与现有技术相比，本发明专利技术对解决高烈度地区装配式剪力墙结构体系连梁耗能不足、震后不易修复、设计成本高等技术难题具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种磁流变弹性体式连梁阻尼器
本专利技术涉及工程
，尤其是涉及一种磁流变弹性体式连梁阻尼器。
技术介绍
与传统现浇混凝土剪力墙结构相比，装配式混凝土剪力墙结构具有生产效率高、构件产品质量好、节省能源与材料等优点，预制剪力墙结构将成为我国建筑体系中不可或缺的一环。然而，由于其整体抗震性能比现浇式结构差等原因，装配式剪力墙结构的抗震性能提升是目前亟待解决的关键科学与技术问题。但是，常规预制装配式钢筋混凝土剪力墙结构的抗震性能较差：在地震作用下，主要靠结构构件连接处的损伤和结构构件损坏来消耗能量；无粘结后张拉预应力预制混凝土剪力墙结构，在地震作用下具有自恢复中心能力和良好的抗震能力，但该结构体系的耗能能力不足。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种磁流变弹性体式连梁阻尼器。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种磁流变弹性体式连梁阻尼器，设置在相邻的剪力墙结构连梁之间，该阻尼器包括屈服耗能组件和磁流阻尼耗能组件，所述的屈服耗能组件为分别设置在相邻剪力墙结构连梁之间的上U型软钢和下U型软钢，所述的磁流阻尼耗能组件设置在上U型软钢和下U型软钢形成的空间内。所述的磁流阻尼耗能组件包括左L型刚性钢板、右L型刚性钢板、左永久磁铁、右永久磁铁以及铝板，所述的左L型刚性钢板的竖直部通过螺栓固定在左剪力墙结构连梁上，左永久磁铁设置在左L型刚性钢板的水平部一端，且与左L型刚性钢板构成倒U型结构，所述的右L型刚性钢板的竖直部通过螺栓固定在右剪力墙结构连梁上，右永久磁铁设置在右L型刚性钢板的水平部一端，且与右L型刚性钢板构成与倒U型结构相互错位交插设置的U型结构，所述的铝板设置在左永久磁铁和右永久磁铁之间。所述的左L型刚性钢板的竖直部、右永久磁铁、铝板、左永久磁铁和右L型刚性钢板的竖直部依次设置，所述的左L型刚性钢板的竖直部与右永久磁铁之间以及右L型刚性钢板的竖直部与左永久磁铁之间均设有磁流变弹性体。所述的左L型刚性钢板的竖直部和右L型刚性钢板的竖直部均设有用以填充励磁线圈的开槽，所述的铝板通过导线与励磁线圈连接。所述的铝板通过设置在上下两端的橡胶件分别与左永久磁铁和右永久磁铁连接。在外部激励下剪力墙结构连梁发生层间位移使左永久磁铁和右永久磁铁发生错位振动，并使铝板产生电流，通过导线传输至励磁线圈。所述的铝板的材质为T6061，橡胶件的材质为A70丁腈橡胶，用于铝板的柔性连接，所述的上U型软钢和下U型软钢的材质为低屈服点钢，屈服点为100MPa，所述的左L型刚性钢板、右L型刚性钢板的材质为Q550D高强钢，屈服点为550MPa，所述的左永久磁铁和右永久磁铁材质为汝铁硼。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：一、自适应耗能：本专利技术的阻尼器内置永久磁铁、导电铝板和励磁线圈，磁流变弹性体的环境磁场为永磁体的恒定磁场与励磁线圈的变化磁场叠加，外部激励频率的改变使得磁场强弱发生变化，且铝板产生的电涡流阻尼力也会变化，阻尼器的耗能大小随之改变。二、耗能强：该阻尼器由U型软钢、导电铝板和磁流变弹性体共同耗能，层间位移使得左L型刚性钢板和右L型刚性钢板发生上下相对运动，带动外部U型钢屈服耗能，铝板切割磁感应线在其内部形成涡旋电流，产生阻尼耗能，输出电流产生的磁场使得磁流变弹性体产生阻尼耗能。三、灵敏度高：U型钢采用低屈服点钢，可在小震下屈服并耗能。四、便于更换：阻尼器通过螺栓与连梁连接，在震后便于拆卸更换。五、易于设计：励磁线圈匝数、永久磁铁的宽度、铝板的厚度等设计参数均易于调整，且对耗能影响显著。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的剖面图，其中，图(2a)为图1中A-A截面剖视图，图(2b)为图1中B-B截面剖视图，图(2c)为图1中C-C截面剖视图。图3为本专利技术的尺寸图。图4为实例中阻尼器在三种频率激励下的恢复力曲线。图中标记说明：1、上U型软钢，2、下U型软钢，3、左L型刚性钢板，4、右L型刚性钢板，5、左永久磁铁，6、右永久磁铁，7、铝板，8、左剪力墙结构连梁，9、右剪力墙结构连梁，10、磁流变弹性体，11、橡胶件，12、励磁线圈。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例在当前的耗能减震元件中，连梁阻尼器是一类适合装配式剪力墙结构的减震控制装置：在小震作用下处于弹性状态，阻尼器向主体结构提供一定的刚度，保证结构的正常使用要求；在大震作用下，阻尼器先进入耗能状态，产生较大的阻尼，耗散地震输入的能量，并减弱结构的动力反应，而主体结构不出现明显弹塑性，从而确保结构在强震作用下的安全性。本专利技术旨在提出一种磁流变弹性体式连梁阻尼器，克服装配式剪力墙减震技术的瓶颈，为高烈度地区装配式剪力墙结构减震设计提供参考。如图1和2所示，本专利技术提供一种磁流变弹性体式连梁阻尼器，该阻尼器放置在剪力墙结构的连梁中，上下边缘为U型软钢，左右两边错位布置L型刚性钢板，其中刚性钢板开槽以填充励磁线圈，阻尼器内部布设磁流变弹性体、永久磁铁、导电铝板和普通橡胶，导电铝板通过导线与励磁线圈相连。以下采用ABAQUS有限元软件，结合附图及其设定的实例参数，对本专利技术的技术特点作进一步的说明。如图3所示，实例连梁阻尼器的参数设定如下：(1)阻尼器端部U型钢为直径300mm的半圆，厚度10mm，外部刚性钢板厚度50mm，高度300mm，截面宽度均为200mm；(2)内置两块磁流变弹性体的高度均为170mm，截面尺寸均为200mm*70mm，贴置于永久磁铁和刚性钢板之间；(3)内置两块永久磁铁的高度均为200mm，截面尺寸均为200mm*50mm，贴置于磁流变弹性体和普通橡胶之间；(4)内置两块普通橡胶的高度均为20mm，截面尺寸均为200mm*60mm，贴置于两块磁铁之间，铝板的高度为135mm，截面尺寸为200mm*30mm，贴置于两块橡胶之间。采用ABAQUS建立三维模型进行耗能特性分析。磁流变弹性体式连梁阻尼器的恢复力主要由三部分组成：U型软钢阻尼力、磁流变弹性体阻尼力、电涡流阻尼力。当结构发生层间位移时，该阻尼器两端发生相对错动，带动U型软钢屈服耗能，同时铝板切割磁感线产生电涡流阻尼力，电流通过导线传输至励磁线圈，生成的磁场使得磁流变弹性体产生较大阻尼耗能。在该阻尼器中，由于导电铝板尺寸较电涡流耗能连梁阻尼器中铝板小得多，且该阻尼器主要以磁流变弹性体耗能为主，因此电涡流阻尼部分忽略。然而，由于永磁体和电涡流通过励磁线圈产生的磁场对磁流变弹性体的性能影响显著，且电涡流强度依赖于加载频率。假设三种频率10Hz、5Hz、2Hz激励，对应的磁流变弹性体环境等效磁场强度分别为1T、0.75T、0.6T。三种频率激励下磁流变弹性体阻尼器恢复力曲线如图4所示。从图中可以看到，三种频率激励下改阻尼器滞回曲线呈双折线包络形态，剪切刚度较大，而U型钢阻尼力部分不依赖于加载频率，剪切刚度小，10Hz、5Hz和2Hz总阻尼力幅值分别为164kN、124kN和96kN，其中U型钢阻尼力幅值为21.1kN。因此，磁流变弹性体式连梁阻尼器，由于其提供较大的刚度，对于减小层间位移有显著优势，可明显减小大震下的结构响应。上述的对实施例的描述是为便于该
的普通技术人员能理解和应用本专利技术。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁流变弹性体式连梁阻尼器，设置在相邻的剪力墙结构连梁之间，其特征在于，该阻尼器包括屈服耗能组件和磁流阻尼耗能组件，所述的屈服耗能组件为分别设置在相邻剪力墙结构连梁之间的上U型软钢(1)和下U型软钢(2)，所述的磁流阻尼耗能组件设置在上U型软钢(1)和下U型软钢(2)形成的空间内。

【技术特征摘要】
1.一种磁流变弹性体式连梁阻尼器，设置在相邻的剪力墙结构连梁之间，其特征在于，该阻尼器包括屈服耗能组件和磁流阻尼耗能组件，所述的屈服耗能组件为分别设置在相邻剪力墙结构连梁之间的上U型软钢(1)和下U型软钢(2)，所述的磁流阻尼耗能组件设置在上U型软钢(1)和下U型软钢(2)形成的空间内。2.根据权利要求1所述的一种磁流变弹性体式连梁阻尼器，其特征在于，所述的磁流阻尼耗能组件包括左L型刚性钢板(3)、右L型刚性钢板(4)、左永久磁铁(5)、右永久磁铁(6)以及铝板(7)，所述的左L型刚性钢板(3)的竖直部通过螺栓固定在左剪力墙结构连梁(8)上，左永久磁铁(5)设置在左L型刚性钢板(3)的水平部一端，且与左L型刚性钢板(3)构成倒U型结构，所述的右L型刚性钢板(4)的竖直部通过螺栓固定在右剪力墙结构连梁(9)上，右永久磁铁(6)设置在右L型刚性钢板(4)的水平部一端，且与右L型刚性钢板(4)构成与倒U型结构相互错位交插设置的U型结构，所述的铝板(7)设置在左永久磁铁(5)和右永久磁铁(6)之间。3.根据权利要求2所述的一种磁流变弹性体式连梁阻尼器，其特征在于，所述的左L型刚性钢板(3)的竖直部、右永久磁铁(6)、铝板(7)、左永久磁铁(5)和右L型刚性钢板(4)的竖直部依次设置，所述的左L型...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭勇波，刘江涛，陈建兵，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31