一种二维非线性能量阱装置以及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种二维非线性能量阱装置以及使用方法，属于减振耗能装置技术领域，解决了高层建筑结构振动的减振效果差的问题。一种二维非线性能量阱装置，其特征在于，包括外框架、摩擦盘、弹性摩擦组件和支座；所述摩擦盘平行固定在所述外框架内，所述摩擦盘中间设置有一个开孔，所述弹性摩擦组件的两端穿过所述开孔通过支座分别铰接到所述外框架的顶端和底端；所述摩擦组件与所述摩擦盘之间滑动摩擦。本发明专利技术实现了非线性能量阱更有效的减振效果。本发明专利技术实现了非线性能量阱更有效的减振效果。本发明专利技术实现了非线性能量阱更有效的减振效果。

【技术实现步骤摘要】
一种二维非线性能量阱装置以及使用方法


[0001]本专利技术涉及减振耗能装置
，尤其涉及一种二维非线性能量阱装置以及使用方法。

技术介绍

[0002]在解决振动控制问题上，现有的结构通常是采用调谐质量阻尼器装置，这种结构在特定频带能与主结构发生共振，发挥很好的减振效果，但减振频带较窄，很难适用主结构的多频受迫振动。
[0003]此外，现有的非线性能量阱结构依靠弹簧、磁铁等组合提供的非线性恢复力大多只在单一的轨道方向，导致能量吸收效果差、抗振效果差。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种二维非线性能量阱装置以及使用方法，用以解决现有非线性能量阱装置减振效果差的问题。
[0005]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种二维非线性能量阱装置，包括外框架、摩擦盘、弹性摩擦组件和支座；所述摩擦盘与所述外框架固定连接，所述摩擦盘中间设有一个开孔，所述弹性摩擦组件的两端穿过所述开孔通过所述支座分别铰接到所述外框架的顶端和底端，所述弹性摩擦组件与所述摩擦盘之间滑动摩擦连接。
[0007]进一步地，所述弹性摩擦组件包括：摩擦圈、振子、第一弹性单元和第二弹性单元；所述第一弹性单元和第二弹性单元通过连接轴相互连接，所述振子套设于连接轴上，所述摩擦圈通过连接架与振子固定连接。
[0008]进一步地，所述第一弹性单元和第二弹性单元结构相同；所述第一弹性单元包括弹簧、第一弹簧座和第二弹簧座。
[0009]进一步地，所述第一弹簧座和第二弹簧座均包括多边形套筒。
[0010]进一步地，所述连接架包括四个支撑臂，四个所述支撑臂均向下设置。
[0011]进一步地，所述摩擦圈的直径大于所述摩擦盘的直径，两者滑动摩擦连接。
[0012]进一步地，所述振子包括质量块和长螺栓；所述质量块通过长螺栓固定在连接架上。
[0013]进一步地，所述支座包括第一支座和第二支座；所述第一支座和第二支座分别与所述外框架的顶端和底端连接。
[0014]进一步地，所述第一支座和第二支座的结构相同，所述第一支座包括螺母、支座杆、轴承外环和轴承内环。
[0015]进一步地，一种二维非线性能量阱装置的使用方法，具体步骤如下：
[0016]将外框架、摩擦盘、弹性摩擦组件和支座组装起来，并进行振动能量消耗；
[0017]增加或减少振子的质量，调节质量参数，使得该非线性能量阱振子质量参数与相
连的主建筑结构的质量相匹配；进而使得振子处于稳态位置；
[0018]当主结构发生振动时，所述外框架与主结构进行同步运动；振子由于其自身惯性原因，在原始位置位移不发生改变；
[0019]所述第一弹性单元和第二弹性单元拉动所述振子以及连接轴向振动方向移动；所述振子受到两个弹性单元提供的中心非线性恢复力而进行往复运动；
[0020]振子的运动通过连接架带动摩擦圈与摩擦盘发生相对滑动，使得摩擦圈和摩擦盘产生滑动摩擦，将振动能量消耗。
[0021]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0022](1)本专利技术通过在主结构上安装该非线性能量阱装置，根据主结构的平面振动的方向，转动非线性能量阱中的弹性摩擦组件，实现弹性摩擦组件带动振子在二维平面上实现任意方向的运动，将能量吸收到振子上，进而通过振子带动摩擦圈与摩擦盘摩擦，耗散掉振动能量。
[0023](2)本专利技术通过摩擦圈相对于振子偏下设置，使得第二弹性单元在带动摩擦圈转动摩擦过程中，摩擦圈的运动范围相较于摩擦圈设置在与振子平行状态下的运动范围要小很多，摩擦圈设置在振子的下方重心偏下，提高整个弹性摩擦组件稳定性；而且使得摩擦盘所需的开口直径大大减小，进而使得摩擦盘的直径缩小，摩擦圈的直径也相应减少，大大节约了原材料的成本支出，同时使得整个装置的占用空间变小。
[0024](3)本专利技术将振子与摩擦圈之间的垂直距离设置为大于所述第二弹性单元轴向距离的1/3且小于其1/2。其中摩擦盘较低位置的设置，使得整个装置重心偏下，有利于整个装置在主结构上工作时的稳定性，而且消除了摩擦圈与振子同一水平面设置时，重力不均导致的竖向振子受力不平衡的尴尬问题。同时，振子与摩擦圈之间的垂直距离小于第二弹性单元轴向距离的1/2，避免摩擦圈发生倾斜与摩擦盘脱离的情况；使得摩擦圈与摩擦盘接触面积较大，提高摩擦耗能效果；此外，振子与摩擦圈之间的垂直距离大于所述第二弹性单元轴向距离的1/3，使得摩擦盘重心偏下，提高整个结构的稳定性，同时减小摩擦圈和摩擦盘的整体直径，降低整个材料的成本支出、以及整个装置的占地面积。
[0025](4)本专利技术将内套筒和外套筒特意设置成多边形套筒，使得两个套筒(第一弹簧座和第二弹簧座)之间不发生相对转动，只通过弹簧产生收缩和伸长运动。内外套筒多边形的设计可以使得两个弹性单元在进行摩擦耗能的过程中，通过中间连接轴的连接，使两者始终在一个竖向平面内，即整个弹性摩擦组件的运动始终在该竖直平面内，使两个弹簧形成非线性恢复力，再通过支座上的轴承设置，使得弹性摩擦组件形成的竖直平面可以在任一方向上转动，进而满足振子在平面各个方向的移动需求，满足平面内各个方向的减振。
[0026]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。
附图说明
[0027]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0028]图1为本专利技术的二维非线性能量阱装置的结构示意图；
[0029]图2为本专利技术的二维非线性能量阱装置中外框架的结构示意图；
[0030]图3为本专利技术的二维非线性能量阱装置中第一支座的结构示意图；
[0031]图4为本专利技术的二维非线性能量阱装置中支座的结构示意图；
[0032]图5为本专利技术的二维非线性能量阱装置中第一弹性单元的结构示意图。
[0033]附图标记：
[0034]1‑
外框架；101
‑
支架；102
‑
顶盘；103
‑
底盘；104
‑
角钢；
[0035]2‑
摩擦盘；3
‑
摩擦圈；4
‑
连接架；5
‑
振子；51
‑
质量块；52
‑
长螺栓；6
‑
连接轴；61
‑
轴心；62
‑
轴套；
[0036]7‑
第一弹性单元；71
‑
弹簧；72
‑
第一弹簧座；721
‑
第一铰接板；722
‑
第一定位板；723
‑
多边形内套筒；73
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二维非线性能量阱装置，其特征在于，包括外框架(1)、摩擦盘(2)、弹性摩擦组件和支座；所述摩擦盘(2)平行固定在所述外框架(1)内，所述摩擦盘(2)中间设置有一个开孔，所述弹性摩擦组件的两端穿过所述开孔通过支座分别铰接到所述外框架(1)的顶端和底端；所述摩擦组件与所述摩擦盘(2)之间滑动摩擦。2.根据权利要求1所述的二维非线性能量阱装置，其特征在于，所述弹性摩擦组件包括：摩擦圈(3)、振子(5)、第一弹性单元(7)和第二弹性单元(8)；所述第一弹性单元(7)和第二弹性单元(8)通过连接轴(6)相互连接，所述振子(5)套设于连接轴(6)上，所述摩擦圈(3)通过连接架(4)与振子(5)固定连接。3.根据权利要求2所述的二维非线性能量阱装置，其特征在于，所述第一弹性单元(7)和第二弹性单元(8)结构相同；所述第一弹性单元(7)包括弹簧(71)、第一弹簧座(72)和第二弹簧座(73)。4.根据权利要求3所述的二维非线性能量阱装置，其特征在于，所述第一弹簧座(72)和第二弹簧座(73)均包括多边形套筒。5.根据权利要求2
‑
4任一项所述的二维非线性能量阱装置，其特征在于，所述连接架(4)包括四个支撑臂，四个所述支撑臂均向下设置。6.根据权利要求2或3所述的二维非线性能量阱装置，其特征在于，所述摩擦圈(3)的直径大于所述摩擦盘(2)的直径，两者滑动摩擦连接。7.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：于建游，闫涛，刘贤鹏，李志聪，刘桂满，陈彦欣，孙芳，张泽云，张欣，杜杰，刘家俊，吕佳泽，孟子淞，焦依坤，彭彬，蔡朝霞，
申请(专利权)人：河北省交通规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：