水平双向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术涉及一种水平双向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器系统及其工作方法。包括中空圆形外筒、设于中空圆形外筒上方的上盖板及设于中空圆形外筒下方的下盖板，上盖板下端面中间部位设有一万向铰，下盖板上端面的中间部位设有一圆形粘弹性限位装置，还包括第一、第二圆柱形质量块，第一圆柱形质量块上端圆心部位通过一第一刚性杆与万向铰铰接，第一圆柱形质量块下端圆心部位通过一第二刚性杆与第二圆柱形质量块上端圆心部位连接，第二圆柱形质量块下部位于圆形粘弹性限位装置内，第一圆柱形质量块还通过若干弹簧与所述中空圆形外筒的内壁连接。本发明专利技术构造简单、容易实现，且改善了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的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
水平双向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器系统及其工作方法
本专利技术涉及一种水平双向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器系统及其工作方法。
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
本专利技术的目的在于提供一种水平双向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器系统及其工作方法，该系统构造简单、容易实现，且改善了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的缺陷。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种水平双向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器系统，包括中空圆形外筒、设于中空圆形外筒上方的上盖板及设于中空圆形外筒下方的下盖板，所述上盖板下端面中间部位设有一万向铰，所述下盖板上端面的中间部位设有一圆形粘弹性限位装置，还包括第一、第二圆柱形质量块，所述第一圆柱形质量块上端圆心部位通过一第一刚性杆与所述万向铰铰接，第一圆柱形质量块下端圆心部位通过一第二刚性杆与所述第二圆柱形质量块上端圆心部位连接，所述第二圆柱形质量块下部位于所述圆形粘弹性限位装置内，所述第一圆柱形质量块还通过若干弹簧与所述中空圆形外筒的内壁连接。在本专利技术一实施例中，所述万向铰焊接于所述上盖板下端面中间部位。在本专利技术一实施例中，所述圆形粘弹性限位装置包括一焊接于所述下盖板上端面中间部位的圆形碰撞环和贴于所述圆形碰撞环内侧的粘弹性材料。在本专利技术一实施例中，所述第一圆柱形质量块通过八方向弹簧与所述中空圆形外筒的内壁连接。在本专利技术一实施例中，所述第一圆柱形质量块与弹簧之间通过AB结构胶连接。在本专利技术一实施例中，所述第一圆柱形质量块与第一刚性杆及第二刚性杆的连接为螺纹连接，第一圆柱形质量块圆心处有冲孔攻丝。在本专利技术一实施例中，所述第二圆柱形质量块与第二刚性杆的连接为螺纹连接，第二圆柱形质量块圆心处有冲孔攻丝。在本专利技术一实施例中，所述第一、二刚性杆表面均带有螺纹。在本专利技术一实施例中，所述上盖板、下盖板嵌设于所述中空圆形外筒上，并通过AB结构胶连接。本专利技术还提供了一种基于上述任意一项所述水平双向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器系统的工作方法，包括如下三种工作模式，（1）当预先设置的第二圆柱形质量块与粘弹性限位装置的间隙值大于外部激励水平下第二圆柱形质量块的相对最大振幅即第一阈值时，第二圆柱形质量块与粘弹性限位装置碰撞将不会发生，粘弹性P-TMD将完全退化为一个普通TMD进行工作；此时装置的耗能仅体现为第一圆柱形质量块的机械能耗能及部分阻尼耗能；（2）当预先设置的第二圆柱形质量块与粘弹性限位装置的间隙值小于第一预设阈值，且大于第二预设阈值时，第二圆柱形质量块与粘弹性限位装置将间歇性发生，第一圆柱形质量块的周期性运动模式将被打乱，此时则将装置近似看作是一个碰撞叠加调谐质量阻尼器；装置的耗能模式将体现为第一圆柱形质量块的机械能耗能与第二圆柱形质量块碰撞耗能的组合；（3）当预先设置的第二圆柱形质量块与粘弹性限位装置的间隙值小于一第二预设阈值时，碰撞将频繁发生，装置完全转变为碰撞耗能为主的一个阻尼器。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：（1）通过对PTMD装置的合理参数设计，如质量大小、连接刚度、阻尼、粘弹性层厚度及质量块与限位装置的间隙等，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）PTMD装置的不同耗能模式，改善了TMD装置的减振效果对频率十分敏感和对不同激励的适应性差的缺陷，该装置有较强的自适应性；（3）PTMD装置与TMD装置一样，构造简单、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是本专利技术水平双向碰撞调谐质量阻尼器PTMD的主视示意图。图2是本专利技术水平双向碰撞调谐质量阻尼器PTMD的侧视示意图。图3是本专利技术水平双向碰撞调谐质量阻尼器PTMD的俯视示意图。图中：1为上盖板，2为万向铰，3、11为刚性杆，4为外筒，5为质量块，6为弹簧，7为质量块，8为圆形碰撞环，9为粘弹性材料，10为下盖板。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行具体说明。本专利技术的一种水平双向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器系统，包括中空圆形外筒、设于中空圆形外筒上方的上盖板及设于中空圆形外筒下方的下盖板，所述上盖板下端面中间部位设有一万向铰，所述下盖板上端面的中间部位设有一圆形粘弹性限位装置，还包括第一、第二圆柱形质量块，所述第一圆柱形质量块上端圆心部位通过一第一刚性杆与所述万向铰铰接，第一圆柱形质量块下端圆心部位通过一第二刚性杆与所述第二圆柱形质量块上端圆心部位连接，所述第二圆柱形质量块下部位于所述圆形粘弹性限位装置内，所述第一圆柱形质量块还通过若干弹簧与所述中空圆形外筒的内壁连接。所述万向铰焊接于所述上盖板下端面中间部位。所述圆形粘弹性限位装置包括一焊接于所述下盖板上端面中间部位的圆形碰撞环和贴于所述圆形碰撞环内侧的粘弹性材料。所述第一圆柱形质量块通过八方向弹簧与所述中空圆形外筒的内壁连接。所述第一圆柱形质量块与弹簧之间通过AB结构胶连接。所述第一圆柱形质量块与第一刚性杆及第二刚性杆的连接为螺纹连接，第一圆柱形质量块圆心处有冲孔攻丝。所述第二圆柱形质量块与第二刚性杆的连接为螺纹连接，第二圆柱形质量块圆心处有冲孔攻丝。所述第一、二刚性杆表面均带有螺纹。所述上盖板、下盖板嵌设于所述中空圆形外筒上，并通过AB结构胶连接。本专利技术还提供了一种基于上述任意一项所述水平双向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器系统的工作方法，包括如下三种工作模式，（1）当预先设置的第二圆柱形质量块与粘弹性限位装置的间隙值大于外部激励水平下第二圆柱形质量块的相对最大振幅即第一阈值时，第二圆柱形质量块与粘弹性限位装置碰撞将不会发生，粘弹性P-TMD将完全退化为一个普通TMD进行工作；此时装置的耗能仅体现为第一圆柱形质量块的机械能耗能及部分阻尼耗能；（2）当预先设置的第二圆柱形质量块与粘弹性限位装置的间隙值小于第一预设阈值，且大于第二预设阈值时，第二圆柱形质量块与粘弹性限位装置将间歇性发生，第一圆柱形质量块的周期性运动模式将被打乱，此时则将装置近似看作是一个碰撞叠加调谐质量阻尼器；装置的耗能模式将体现为第一圆柱形质量块的机械能耗能与第二圆柱形质量块碰撞耗能的组合；（3）当预先设置的第二圆柱形质量块与粘弹性限位装置的间隙值小于一第二预设阈值时，碰撞将频繁发生，装置完全转变为碰撞耗能为主的一个阻尼器。其中，第一预设阈值、第二预设阈值均由当前外部激励水平决定，具体由当前外部激励水平下第二圆柱形质量块的相对最大振幅决定。以下具体讲述本专利技术技术方案。如图1-3所示，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水平双向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器系统，其特征在于：包括中空圆形外筒、设于中空圆形外筒上方的上盖板及设于中空圆形外筒下方的下盖板，所述上盖板下端面中间部位设有一万向铰，所述下盖板上端面的中间部位设有一圆形粘弹性限位装置，还包括第一、第二圆柱形质量块，所述第一圆柱形质量块上端圆心部位通过一第一刚性杆与所述万向铰铰接，第一圆柱形质量块下端圆心部位通过一第二刚性杆与所述第二圆柱形质量块上端圆心部位连接，所述第二圆柱形质量块下部位于所述圆形粘弹性限位装置内，所述第一圆柱形质量块还通过若干弹簧与所述中空圆形外筒的内壁连接。

【技术特征摘要】
1.一种水平双向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器系统，其特征在于：包括中空圆形外筒、设于中空圆形外筒上方的上盖板及设于中空圆形外筒下方的下盖板，所述上盖板下端面中间部位设有一万向铰，所述下盖板上端面的中间部位设有一圆形粘弹性限位装置，还包括第一、第二圆柱形质量块，所述第一圆柱形质量块上端圆心部位通过一第一刚性杆与所述万向铰铰接，第一圆柱形质量块下端圆心部位通过一第二刚性杆与所述第二圆柱形质量块上端圆心部位连接，所述第二圆柱形质量块下部位于所述圆形粘弹性限位装置内，所述第一圆柱形质量块还通过若干弹簧与所述中空圆形外筒的内壁连接；所述圆形粘弹性限位装置包括一焊接于所述下盖板上端面中间部位的圆形碰撞环和贴于所述圆形碰撞环内侧的粘弹性材料；所述第一圆柱形质量块通过八方向弹簧与所述中空圆形外筒的内壁连接。2.根据权利要求1所述的水平双向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器系统，其特征在于：所述万向铰焊接于所述上盖板下端面中间部位。3.根据权利要求1所述的水平双向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器系统，其特征在于：所述第一圆柱形质量块与弹簧之间通过AB结构胶连接。4.根据权利要求1所述的水平双向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器系统，其特征在于：所述第一圆柱形质量块与第一刚性杆及第二刚性杆的连接为螺纹连接，第一圆柱形质量块圆心处有冲孔攻丝。5.根据权利要求1所述的水平双向粘弹性碰撞调谐质量阻尼器系统，其特征在于：所述...

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