【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种主-附类结构的负刚度连接装置及控制方法，属于结构振动控制领域。
技术介绍
1、主-附类结构是主结构与附结构通过连接装置耦合后形成一个整体的结构类型，以控制结构的振动响应，例如：tmd、ntmd、巨-子结构、附加摇摆墙等均属于主-附类结构范畴。
2、主-附类结构间的连接装置对主-附类结构的振动控制效果起到关键作用。主-附类结构常采用被动、半主动、主动控制的方式实现结构的振动控制，被动控制常用弹性装置和阻尼器将主、附结构耦合，但以该种方式连接的主-附类结构减振频带较窄，且连接装置出力不受控制，难以达到理想的减震效果。主动控制需要实时获取结构振动状态数据，控制设备精度要求高，用于结构振动控制存在鲁棒性和可靠性低等缺点。半主动控制常用的磁流变阻尼器等仅能提供与振动速度方向相反的阻尼力，实现负刚度特性较为困难。
3、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种主-附类结构的负刚度连接装置及控制方法，通过预压弹簧和电磁铁的混合控制，实现主-附类结构连接所需的负刚度数值，与其它主-附类结构的振动控制设备相比，该装置无需实时获取结构的振动状态物理量，仅需获取主、附结构的相对位移量，即可实现连接装置的负刚度特性，具有控制方法简便、易于实施、负刚度稳定等优点。
2、本专利技术的技术方案是：
3、根据本专利技术的第一方面，提供了一种主-附类结构的负刚度连接装置，包括负刚度发生装置、辅助连接装置、端面连接板13，所述
4、所述预压式负刚度臂包括预压弹簧1、导向套筒2、导向滑扣3、导力杆6，所述预压弹簧1两端封头，预压弹簧1一端封头通过转动铰14与辅助连接装置中侧向加劲反力板11连接，预压弹簧1另一端封头与导力杆6一端固定，导力杆6另一端采用转动铰14与永磁滑块5端部连接；所述导向套筒2一端与预压弹簧1一端的封头连接，所述导向套筒2另一端开口用于导力杆6进出，所述导向套筒2内壁设有沿套筒长度方向的导向槽；导向滑扣3一端固接于预压弹簧1，导向滑扣3另一端位于导向槽内且沿导向槽自由滑动。
5、所述导向套筒2横截面呈凹槽形，导向槽在导向套筒2的底面和两个侧面各设置1个，共设置3个导向槽。
6、所述辅助连接装置包括侧向加劲反力板11、侧向围护板12；所述侧向加劲反力板11一端通过端面连接板13与主结构相连，所述侧向加劲反力板11内侧通过转动铰14与预压弹簧1的一端封头相连；所述侧向围护板12一端通过端面连接板13与附结构相连，所述侧向围护板12另一端侧向与侧向加劲反力板11的加劲肋同一平面位置开槽口，以用于侧向围护板12的水平滑动。
7、根据本专利技术的第二方面，提供了一种主-附类结构的负刚度连接装置的控制方法，包括：主结构与附结构发生水平相对变形时，预压弹簧1的水平负刚度机制启动，产生预压弹簧1水平控制力；根据预压弹簧1变形，得到预压弹簧1水平控制力与主、附结构水平相对位移的关系；根据主、附结构受控时所需的负刚度，利用所需负刚度乘以主、附结构之间的相对位移，得到主、附结构发生相对位移时所需的主附结构控制力大小；根据所需的主附结构控制力与预压弹簧1水平控制力的差值，得到主、附结构发生相对位移时，电磁铁8对永磁滑块5应有的电磁控制力；电磁控制力由电磁铁8线圈内通过的直流电流确定，电磁铁8线圈匝数确定后，电磁控制力所需的直流电流大小与位移的关系通过试验标定。进一步地，直流电流大小根据位移传感器10输入的数据，由集成控制器9将外部输入交流电整流为所需的直流电流大小；集成控制器9由数据收集处理模块和执行模块组成；数据收集处理模块收集由位移传感器10输入的数字信号后驱动执行模块中的电位器输出相应电流。
8、本专利技术的有益效果是：本专利技术避免了结构加速度、速度等更多物理量和动力特性的实时获取和分析，仅需结构相对位移量即可实现主-附类结构振动控制所需的负刚度混合控制，除可作为主、附结构负刚度连接装置外，还能在其它相同力学模型的负刚度连接装置中应用。
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1.一种主-附类结构的负刚度连接装置，其特征在于，包括负刚度发生装置、辅助连接装置、端面连接板(13)，所述负刚度发生装置包括预压式负刚度臂、导向杆(4)、永磁滑块(5)、传力杆(7)、电磁铁(8)；所述永磁滑块(5)端部通过转动铰(14)与辅助连接装置连接，辅助连接装置通过端面连接板(13)与主-附结构相连；电磁铁(8)预留在主结构内且在端面中心位置开圆孔，导向杆(4)一端通过圆孔进入主结构内锚固，导向杆(4)另一端从永磁滑块(5)穿出伸入附结构的预制孔内且能在附结构的预制孔内沿导向杆(4)的轴线方向自由滑动；传力杆(7)一端与永磁滑块(5)采用球铰(15)连接，传力杆(7)另一端与端面连接板(13)采用球铰(15)连接并通过端面连接板(13)连接附结构。
2.根据权利要求1所述的主-附类结构的负刚度连接装置，其特征在于，所述预压式负刚度臂包括预压弹簧(1)、导向套筒(2)、导向滑扣(3)、导力杆(6)，所述预压弹簧(1)两端封头，预压弹簧(1)一端封头通过转动铰(14)与辅助连接装置中侧向加劲反力板(11)连接，预压弹簧(1)另一端封头与导力杆(6)一端固定，导力
3.根据权利要求2所述的主-附类结构的负刚度连接装置，其特征在于，所述导向套筒(2)横截面呈凹槽形，导向槽在导向套筒(2)的底面和两个侧面各设置1个，共设置3个导向槽。
4.根据权利要求1所述的主-附类结构的负刚度连接装置，其特征在于，所述辅助连接装置包括侧向加劲反力板(11)、侧向围护板(12)；所述侧向加劲反力板(11)一端通过端面连接板(13)与主结构相连，所述侧向加劲反力板(11)内侧通过转动铰(14)与预压弹簧(1)的一端封头相连；所述侧向围护板(12)一端通过端面连接板(13)与附结构相连，所述侧向围护板(12)另一端侧向与侧向加劲反力板(11)的加劲肋同一平面位置开槽口，以用于侧向围护板(12)的水平滑动。
5.一种主-附类结构的负刚度连接装置的控制方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种主-附类结构的负刚度连接装置，其特征在于，包括负刚度发生装置、辅助连接装置、端面连接板(13)，所述负刚度发生装置包括预压式负刚度臂、导向杆(4)、永磁滑块(5)、传力杆(7)、电磁铁(8)；所述永磁滑块(5)端部通过转动铰(14)与辅助连接装置连接，辅助连接装置通过端面连接板(13)与主-附结构相连；电磁铁(8)预留在主结构内且在端面中心位置开圆孔，导向杆(4)一端通过圆孔进入主结构内锚固，导向杆(4)另一端从永磁滑块(5)穿出伸入附结构的预制孔内且能在附结构的预制孔内沿导向杆(4)的轴线方向自由滑动；传力杆(7)一端与永磁滑块(5)采用球铰(15)连接，传力杆(7)另一端与端面连接板(13)采用球铰(15)连接并通过端面连接板(13)连接附结构。
2.根据权利要求1所述的主-附类结构的负刚度连接装置，其特征在于，所述预压式负刚度臂包括预压弹簧(1)、导向套筒(2)、导向滑扣(3)、导力杆(6)，所述预压弹簧(1)两端封头，预压弹簧(1)一端封头通过转动铰(14)与辅助连接装置中侧向加劲反力板(11)连接，预压弹簧(1)另一端封头与导力杆(6)一端固定，导力杆(6)另一端采用转动...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，李骏，郭子涛，杨圣元，刘文治，张立文，张玉波，王立娜，周云川，饶光媛，赵声玉，
申请(专利权)人：云南农业大学，
类型：发明
国别省市：
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