本发明专利技术涉及一种具有低宽频带隙特性的弧形超阻尼隔振装置；基于粘弹性材料高阻尼特性和局域共振型声学超材料设计思想，利用混凝土包裹钢柱组成质量块在内部起到承载作用，在质量块外部包裹弹性基体与相邻单元连接而成，并且以带有弧形的边界取代传统的方形边界以减少相邻单胞之间的接触面积，当地震波或其它弹性波传来时，通过弹性基体包裹内部质量块发生扭转变形来打开带隙，隔绝特定频率的地震波，使得地震波无法通过，进而起到隔振的效果。本发明专利技术兼具承载能力和滤波能力，当地震波或其它弹性波传来，将特定范围的弹性波隔断，从而对建筑物进行保护。建筑物进行保护。建筑物进行保护。
【技术实现步骤摘要】
一种具有低宽频带隙特性的弧形超阻尼隔振装置
[0001]本专利技术涉及一种具有低宽频带隙特性的弧形超阻尼隔振装置。
技术介绍
[0002]以往的抗震方式主要有传统抗震，通过加大构件尺寸和配筋；基础隔震，通过延长结构自振周期；消能减震，通过消能器的耗能减少输入上部结构的地震能量。但三种方式缺点也同样明显，传统抗震在遭遇大振时容易发生坍塌；基础隔震则可能发生倾覆；消能减震受限于结构自身的相对加速度和相对变形，减振效果有限。近几年兴起的一种新型的周期性结构思想，即利用声子晶体带隙特性，使某些频率范围内的弹性波不能穿过该结构。现有的周期性结构分为一维周期性、二维周期性和三维周期性。一维周期性在z方向周期性排列，打开带隙，起到隔振效果，但是一维周期性只能过滤z方向传来的地震波。二维周期性可以过滤x、y两个传来的地震波，当地震波从z方向传来时，不仅不会起到衰减作用，反而会发生共振放大现象，而三维周期性基础可以过滤x、y、z三个方向的地震波，但是三维周期型很难实现低频宽带隙，因此，对地震波的过滤性能不好。基于此，提出本专利技术。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的是为了提高建筑物的抗震性能，基于粘弹性材料高阻尼特性和局域共振型声学超材料设计思想，提出了一种具有低宽频带隙特性的弧形超阻尼隔振装置。
[0004]本专利技术涉及一种具有低宽频带隙特性的弧形超阻尼隔振装置。基于粘弹性材料高阻尼特性和局域共振型声学超材料设计思想，利用混凝土包裹钢柱组成质量块在内部起到承载作用，在质量块外部包裹弹性基体与相邻单元连接而成，并且以带有弧形的边界取代传统的方形边界以减少相邻单胞之间的接触面积，当地震波或其它弹性波传来时，通过弹性基体包裹内部质量块发生扭转变形来打开带隙，隔绝特定频率的地震波，使得地震波无法通过，进而起到隔振的效果。同时，将具有滤波效果的方向命名为0度，具有承载能力的方向为90度，通过0
°‑
90
°‑0°
或90
°‑0°‑
90
°
的方式以横向或纵向排列，组成一种新型的隔振装置，兼具承载能力和滤波能力。本专利技术不同于以往的周期性结构，一维二维的周期性结构无法阻碍其他方向的地震波，而现有的三维周期性结构的隔振性能不佳，并且无法覆盖极低频的地震波。设计出一种具有低宽频带隙特性的单胞，用此单胞组成一种隔振装置，兼具承载能力和滤波能力，当地震波或其它弹性波传来，将特定范围的弹性波隔断，从而对建筑物进行保护。本专利技术不应局限于建筑隔振，还可以应用在航天航空、船舶、交通以及汽车等领域的隔振。
[0005]本专利技术所述结构还包括以下特征：
[0006]外部弹性基体以弧形取代传统的方形边界，进而减少相邻单胞之间的接触面积；
[0007]内部混凝土和钢柱组成的质量块均为长方体，保证了结构在各个方向的承载能力；
[0008]在于可以打开2.47Hz
‑
16.17Hz的极低频的第一带隙，可以覆盖大部分地震动的主
频段；
[0009]可以根据需求，通过计算改变各部分的几何尺寸，以获得需要的带隙范围；
[0010]混凝土和钢柱组成的质量块刚度大，保证结构具有足够的承载力；
[0011]将具有滤波效果的方向命名为0
°
，具有承载能力的方向命名为90
°
；
[0012]以0
°‑
90
°‑0°
或90
°‑0°‑
90
°
方式排列；
[0013]排列方向分为横向或纵向排列；
[0014]前述材料组合仅作为参考，可以根据需求，自行选择合适的材料进行组合。
附图说明
[0015]图1为本专利技术具有低宽频带隙特性的弧形超阻尼隔振装置单胞示意图，1是弹性基体，2是混凝土，3是钢柱；
[0016]图2为本专利技术具有低宽频带隙特性的弧形超阻尼隔振装置单胞平面图
[0017]图3为本专利技术具有低宽频带隙特性的弧形超阻尼隔振装置单胞带隙图
[0018]图4为本专利技术具有低宽频带隙特性的弧形超阻尼隔振装置单胞横向0
°‑
90
°‑0°
排列方式示意图
[0019]图5为本专利技术具有低宽频带隙特性的弧形超阻尼隔振装置横向0
°‑
90
°‑0°
示意图，其中4为钢板
[0020]图6为本专利技术具有低宽频带隙特性的弧形超阻尼隔振装置单胞横向90
°‑0°‑
90
°
排列方式示意图
[0021]图7为本专利技术具有低宽频带隙特性的弧形超阻尼隔振装置横向90
°‑0°‑
90
°
示意图
[0022]图8为本专利技术具有低宽频带隙特性的弧形超阻尼隔振装置单胞纵向0
°‑
90
°‑0°
排列方式示意图
[0023]图9为本专利技术具有低宽频带隙特性的弧形超阻尼隔振装置纵向0
°‑
90
°‑0°
示意图
[0024]图10为本专利技术具有低宽频带隙特性的弧形超阻尼隔振装置单胞纵向90
°‑0°‑
90
°
排列方式示意图；
[0025]图11为本专利技术具有低宽频带隙特性的弧形超阻尼隔振装置纵向90
°‑0°‑
90
°
示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明
[0027]参见图1，一种具有低宽频带隙特性的弧形超阻尼隔振装置由多个相同的图1所示的单胞由图4、图6、图8和图10所示的四种排列方式分别组成图5、图7、图9和图11所示的隔振装置。图1中四个带有弧形边界的侧面为滤波方向，即为0
°
，上下两个平行的表面为承载方向，即为90
°
。图3所示的带隙图中，阴影部分即为所述的带隙，当弹性波落在阴影部分所述的带隙内，弹性波无法通过或者被大幅度衰减，进而起到隔振效果。
[0028]前述材料组合仅作为参考，可以根据需求，自行选择合适的材料进行组合。
[0029]基于粘弹性材料高阻尼特性和局域共振型声学超材料设计思想，利用混凝土包裹钢柱组成质量块在内部起到承载作用，在质量块外部包裹弹性基体与相邻单元连接而成，并且以带有弧形的边界取代传统的方形边界以减少相邻单胞之间的接触面积，当地震波或
其它弹性波传来时，通过弹性基体包裹内部质量块发生扭转变形来打开带隙，隔绝特定频率的地震波，使得地震波无法通过，进而起到隔振的效果。同时，将具有滤波效果的方向命名为0度，具有承载能力的方向为90度，通过0
°‑
90
°‑0°
或90
°‑0°‑
90
°
的方式以横向或纵向排列，组成一种新型的隔振支座，兼具承载能力和滤波能力。
[0030]以上内容本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有低宽频带隙特性的弧形超阻尼隔振装置，其特征在于，此种具有声子晶体低频带隙特性的减振装置，基于粘弹性材料高阻尼特性和局域共振型声学超材料设计思想，由多个具有低宽频带隙特性且结构相同的单胞及上下两块钢板组成；所述单胞由具有弧形边界的弹性基体、正方形混凝土包覆层以及内部钢柱组成，保证了结构具有足够的承载力。2.根据权利要求1所述的一种具有低宽频带隙特性的弧形超阻尼隔振装置，其特征在于，外部弹性基体以弧形取代传统的方形边界，进而减少相邻单胞之间的接触面积。3.根据权利要求1所述的一种具有低宽频带隙特性的弧形超阻尼隔振装置，其特征在于，内部混凝土和钢柱组成的质量块均为长方体，保证了结构在各个方向的承载能力。4.根据权利要求1和2所述的一种具有低宽频带隙特性的弧形超阻尼隔振装置，其特征在，于可以打开2.47Hz
‑
16.17Hz的极低频的第一带隙，可以覆盖大部分地震动的主频段。5.根据权利要求1—4所述的一种具有低宽频带隙特性的弧形超阻尼隔振装置，其特征在于，可以根据需求，通过计算改变...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨金水，王一，李鸿泽，佟丽莉，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
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