竖向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器装置及其工作模式制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种竖向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器装置，包括由上盖板、下盖板、左端板及右端板组成的外壳，还包括设置于所述外壳内的质量块，所述质量块包括水平设置的刚性杆、设置于所述刚性杆中部的棱柱形质量块、设置于所述刚性杆两端部的球形质量块；所述球形质量块的正上方和正下方皆对称设置有粘弹性材料；所述上盖板与棱柱形质量块的上端面之间及所述下盖板与棱柱形质量块的下端面之间分别设置有阻尼器；所述棱柱形质量块上还对称设置有若干弹簧分别与上盖板及下盖板连接；本发明专利技术还涉及一种工作模式。本发明专利技术能够实现在不同外部激励下的不同耗能模式的被动转换。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及一种竖向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器装置及其工作模式。

技术介绍

调谐质量阻尼器（TMD）作为常见的被动控制中的一种，如今，用TMD装置在土木工程的高耸结构抗风、人行天桥振动控制中已有较为成熟和广泛的应用。但是，TMD装置有着不可调性和自适应性差的固有缺陷，TMD装置的减振效果对频率十分敏感和对不同激励的适应性差。鉴于现有技术的不足，本专利技术基于碰撞过程将引起大量的能量消耗这一现象，在粘弹性P-TMD阻尼器中将在传统TMD装置中引入粘弹性限位装置，利用碰撞以实现进一步的耗能。
通过对装置的合理参数设计将可以实现装置在不同激励下不同程度的碰撞及不同耗能模式的被动转换，并由此赋予该阻尼器对不同外部激励一定的适应能力。也就是说，该装置将能够保留传统TMD装置被动控制的优点，又能够通过预先设计的参数在一定程度上赋予其对外部激励和结构变化更好的适应性，并且不会过多地增加控制成本。

技术实现思路

有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种竖向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器装置及其工作模式，能够实现在不同外部激励下的不同耗能模式的被动转换。
为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种竖向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器装置，包括由上盖板、下盖板、左端板及右端板组成的外壳，其特征在于：还包括设置于所述外壳内的质量块，所述质量块包括水平设置的刚性杆、设置于所述刚性杆中部的棱柱形质量块、设置于所述刚性杆两端部的球形质量块；所述球形质量块的正上方和正下方皆对称设置有粘弹性材料；所述上盖板与棱柱形质量块的上端面之间及所述下盖板与棱柱形质量块的下端面之间分别设置有阻尼器；所述棱柱形质量块上还对称设置有若干弹簧分别与上盖板及下盖板连接。
进一步的，所述外壳内还竖直设置有两个隔板，所述两个隔板对称设置于所述棱柱形质量块的两侧且位于棱柱形质量块与球形质量块之间。
进一步的，所述隔板上设置有与所述刚性杆相配合的竖直滑槽。
进一步的，所述粘弹性材料的背向球形质量块一侧设置有挡板，所述挡板经连接柱固定于上盖板或下盖板。
进一步的，所述刚性杆与球形质量块的连接为螺纹连接。
进一步的，所述棱柱形质量块的上端面均匀设置有四条弹簧，所述弹簧的另一端与所述上盖板的下端面连接；所述棱柱形质量块的下端面均匀设置有四条弹簧，所述弹簧的另一端与所述下盖板的上端面连接。
进一步的，所述弹簧与棱柱形质量块通过AB结构胶连接。
一种竖向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器装置的工作模式，其特征在于：包括以下三种：
（1）当预先设定的粘弹性材料与球形质量块之间的间隙超过激励水平下质量块的最大振幅，碰撞将不会发生，所述竖向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器装置完全退化为普通调谐质量阻尼器，装置的耗能模式仅体现为质量块的机械能耗能及部分阻尼耗能；
（2）当预先设定的粘弹性材料与球形质量块之间的间隙小于激励水平下质量块的最大振幅，碰撞间歇性发生，装置的耗能模式体现为质量块的机械能与碰撞耗能的组合；
（3）当预设间隙进一步减小或激励水平提高，碰撞频繁发生，装置完全转变为碰撞耗能为主的阻尼器。
本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本专利技术通过合理参数涉及，如质量大小、连接刚度、阻尼、粘弹性材料厚度及质量块与隔板的间隙等，可以实现装置在不同外部激励下的不同耗能模式的被动转换；
2、本专利技术的不同耗能模式，改善了TMD装置的减振效果对频率十分敏感的对不同激励的适应性差的缺陷，具有较长的适应性；
3、本专利技术的结构较为简单，容易实现，因此便于应用于实际工程的减振控制中。
附图说明
图1是本专利技术一实施例的结构示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是本专利技术另一视角的结构示意图。
图中：11-上盖板；12-下盖板；13-左端板；14-右端板；21-刚性杆；22-棱柱形质量块；23-球形质量块；24-阻尼器；25-弹簧；31-粘弹性材料；32-挡板；33-连接柱；4-隔板；41-竖直滑槽。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。
请参照图1，本实施例提供一种竖向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器装置，包括由上盖板11、下盖板12、左端板13及右端板14组成的外壳，还包括设置于所述外壳内的质量块，所述质量块包括水平设置的刚性杆21、设置于所述刚性杆21中部的棱柱形质量块22、设置于所述刚性杆21两端部的球形质量块23；所述刚性杆21可为一条，贯穿所述棱柱形质量块，或者所述刚性杆21为两条，分别固定于所述棱柱形质量块21的两侧，其尾端分别与球形质量块23连接；特别的，所述刚性杆21与球形质量块23的连接为螺纹连接，即刚性杆21的端部设置有螺纹，球形质量块23上设置有与所述刚性杆21端部相配合的凹槽，并设置有有内螺纹。
所述球形质量块23的正上方和正下方皆对称设置有粘弹性材料31；如图中所示，左侧球形质量块23的正上方及正下方的一定距离出设置有粘弹性材料31，右侧亦相同，并且相互对称。
所述上盖板11与棱柱形质量块22的上端面之间及所述下盖板12与棱柱形质量块22的下端面之间分别设置有阻尼器24；即上侧的阻尼器24的一端设置于所述棱柱形质量块22的上端面中部，另一端设置于所述上盖板11的下端面的中部，下侧的阻尼器与上侧的阻尼器对称设置。
所述棱柱形质量块22上还对称设置有若干弹簧25分别与上盖板11及下盖板12连接，请结合图1和图3，其中图1为主视图，图3为俯视图，所述棱柱形质量块22的上端面均匀设置有四条弹簧25，所述弹簧25的另一端与所述上盖板11的下端面连接；所述棱柱形质量块22的下端面均匀设置有四条弹簧25，所述弹簧25的另一端与所述下盖板12的上端面连接，所述弹簧25与棱柱形质量块22通过AB结构胶连接。
请结合图1和图2，所述外壳内还竖直设置有两个隔板4，所述两个隔板4对称设置于所述棱柱形质量块22的两侧且位于棱柱形质量块22与球形质量块23之间；所述隔板4上设置有与所述刚性杆21相配合的竖直滑槽41，对所述刚性杆21的上下滑动起到一个限位作用。
请参照图1至图3，所述粘弹性材料31的背向球形质量块一侧设置有挡板32，所述挡板32经连接柱33固定于上盖板11或下盖板12。
随着外部激励的变化，所述竖向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器装置初始的调谐频率及不同的粘弹性材料与质量块之间的间隙将使得耗能模式将随着质量块与主体结构之间不同类型与不同程度的相对运动在球形质量块的动能及势能耗能，或是碰撞耗能之间按不同的比例进行转换，这就使得该装置相对传统的TMD被动装置有了更多的工作耗能模式，并且耗能模式的转换过程不需要人工进行干预，而是可以通过预先设计的质量大小、连接刚度、阻尼、粘弹性材料的厚度及质量块与粘弹性材料之间的间隙等决定。
以下结合装置的工作模式进行进一步说明。
当预先设定的间隙值超过了该激励水平下质量块的相对最大振幅，碰撞将不会发生，粘弹性P-TMD将完全退化为一个普通TMD进行工作，而当间隙值减小到一定程度，碰撞更为频繁地发生，球形质量块的周期性运动模式将被打乱，此时则可以将装置近似看作是一个碰撞阻尼器。因此，该自适应粘弹性P-TMD预期将具有多个工作及耗能模式，而其工作模式将与初始设定的参数值以及外部激励的超度和种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种竖向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器装置，包括由上盖板、下盖板、左端板及右端板组成的外壳，其特征在于：还包括设置于所述外壳内的质量块，所述质量块包括水平设置的刚性杆、设置于所述刚性杆中部的棱柱形质量块、设置于所述刚性杆两端部的球形质量块；所述球形质量块的正上方和正下方皆对称设置有粘弹性材料；所述上盖板与棱柱形质量块的上端面之间及所述下盖板与棱柱形质量块的下端面之间分别设置有阻尼器；所述棱柱形质量块上还对称设置有若干弹簧分别与上盖板及下盖板连接。

【技术特征摘要】
1.一种竖向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器装置，包括由上盖板、下盖板、左端板及右端板组成的外壳，其特征在于：还包括设置于所述外壳内的质量块，所述质量块包括水平设置的刚性杆、设置于所述刚性杆中部的棱柱形质量块、设置于所述刚性杆两端部的球形质量块；所述球形质量块的正上方和正下方皆对称设置有粘弹性材料；所述上盖板与棱柱形质量块的上端面之间及所述下盖板与棱柱形质量块的下端面之间分别设置有阻尼器；所述棱柱形质量块上还对称设置有若干弹簧分别与上盖板及下盖板连接。
2.根据权利要求1所述的竖向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器装置，其特征在于：所述外壳内还竖直设置有两个隔板，所述两个隔板对称设置于所述棱柱形质量块的两侧且位于棱柱形质量块与球形质量块之间。
3.根据权利要求2所述的竖向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器装置，其特征在于：所述隔板上设置有与所述刚性杆相配合的竖直滑槽。
4.根据权利要求1所述的竖向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器装置，其特征在于：所述粘弹性材料的背向球形质量块一侧设置有挡板，所述挡板经连接柱固定于上盖板或下盖板。
5.根据权利要求1所述的竖向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器装置，其特征在于：所述刚性杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：林伟，陈尚鸿，陈贻佳，彭刚杰，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35