一种接力式形状记忆合金丝阻尼器及制作方法

1.本发明涉及阻尼器技术领域，特别是指一种接力式形状记忆合金丝阻尼器及制作方法。


背景技术：

2.建筑结构中常采用阻尼器来消耗地震能量，形状记忆合金丝(简称sma)变形恢复能力强，结构简单，具备很好的耗能能力，因此形状记忆合金丝阻尼器应用广泛。
3.现有技术中公开了一种能够实现形状记忆合金丝材在拉、压两种状态下的耗能和自复位的位阻尼器及其制作方法。
4.现有技术中还公开了一种兼具耗能性能与复位性能的sma自复位耗能阻尼器。
5.现有技术中还公开了一种具有高耗能及高自复位功能的阻尼器。
6.上述基于sma的阻尼器虽能实现在拉压状态下的耗能和自复位，但由于sma可恢复的极限应变有限，存在单级sma阻尼器在不同地震作用下耗能受限的问题。因此，在本领域中，急需一种可实现多级sma接力耗能，并能防止sma的使用应变超过其极限应变而损坏，从而对于不同级别地震作用下都能提供有效耗能的sma阻尼器。


技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题是提供一种接力式形状记忆合金丝阻尼器及制作方法，该阻尼器结构简单、性能稳定，并且能够实现在本地区多遇地震的地震作用下只调用一级sma耗能，在设防地震和罕遇地震的地震作用下调动一、二级sma共同参与耗能，且能避免一级sma的破坏。
8.该阻尼器包括u形导槽、传动棒、第一一级导棒、第二一级导棒、顶柱、二级导棒、弹簧、限位器、承台、一级形状记忆合金丝、二级形状记忆合金丝和锚具，其中：
9.传动棒位于u形导槽内，第一一级导棒、第二一级导棒及两个二级导棒穿设在u形导槽和传动棒的导孔中；承台穿套在u形导槽外，通过弹簧与第一一级导棒连接；四个顶柱分别固定在第一一级导棒、第二一级导棒的两端；限位器固定在第二一级导棒两端，并将承台穿套在限位器内；两根一级形状记忆合金丝通过锚具固定在承台和第二一级导棒之间，两根二级形状记忆合金丝通过锚具固定在两个二级导棒之间。
10.其中，
11.上述u形导槽由一对侧板、底板、四对固定板和第一连接杆组成；
12.两个侧板相对，底部通过底板连接，底板下部中间连接第一连接杆，两个侧板外侧设置四对固定板；
13.每个侧板上由上至下依次开设第一导孔、第二导孔、第三导孔和第四导孔；在第一导孔和第四导孔外侧分别开设一个u形导槽通孔；
14.第一连接杆上开设第一连接杆通孔，连接一个外部连接杆；
15.固定板上开设固定板螺丝孔。
16.上述传动棒能够沿u形导槽轴向运动；传动棒上部开设第五导孔，下部开设第六导孔；
17.在第五导孔上部、第六导孔下部分别开设一个传动棒通孔；
18.传动棒上部设置第二连接杆，第二连接杆上开设第二连接杆通孔，用于连接另一个外部连接杆。
19.上述第一一级导棒穿设在u形导槽的第二导孔和传动棒的第五导孔内；
20.第一一级导棒两端对称，两端均由中心向外分别开设第一一级导棒固定通孔、第一一级导棒弹簧固定通孔和第一一级导棒顶柱固定通孔，两个第一一级导棒顶柱固定通孔内固定一对顶柱；
21.所述第二一级导棒穿设在u形导槽的第三导孔和传动棒的第六导孔内；
22.第二一级导棒两端对称，两端均由中心向外分别开设第二一级导棒固定通孔、第二一级导棒穿丝孔、限位器固定螺丝孔和第二一级导棒顶柱固定通孔，两个第二一级导棒顶柱固定通孔内分别固定另一对顶柱；
23.所述两个二级导棒上下布置，上部的二级导棒穿设在u形导槽的第一导孔和传动棒的第五导孔内，下部的二级导棒穿设在u形导槽的第四导孔和传动棒的第六导孔内；
24.二级导棒两端对称，两端均由中心向外分别开设二级导棒固定通孔和二级导棒穿丝孔。
25.所述承台由两个承台板组成；
26.两个承台板相对的端部开设承台螺丝孔，承台板上由开设承台螺丝孔的端部向外依次开设承台弹簧固定通孔和承台穿丝孔；
27.两个承台板通过端部的承台螺丝孔拼接成承台后形成的方孔尺寸大于u形导槽中两侧板形成的矩形的截面尺寸。
28.所述第一导孔、第二导孔、第三导孔和第四导孔的形状及大小相同，所述传动棒上开设的第五导孔和第六导孔形状及大小相同且长度均大于第一导孔，且第二导孔与第五导孔、第三导孔与第六导孔的内侧边缘分别对齐。
29.该接力式形状记忆合金丝阻尼器的制作方法，包括步骤如下：
30.s1：将传动棒利用螺栓一通过u形导槽上的u形导槽通孔和传动棒上的传动棒通孔固定在u形导槽的一对侧板之间；
31.s2：将第一一级导棒穿设在第二导孔和第五导孔内，利用螺栓二通过第一一级导棒上的第一一级导棒固定通孔和固定板上的固定板螺丝孔固定在固定板上；
32.s3：将第二一级导棒穿设在第三导孔和第六导孔内，利用螺栓三通过第二一级导棒上的第二一级导棒固定通孔和固定板上的固定板螺丝孔固定在固定板上；
33.s4：将两个二级导棒分别穿设在第一导孔、第五导孔和第四导孔、第六导孔内，利用螺栓四通过二级导棒上的二级导棒固定通孔和固定板上的固定板螺丝孔固定在固定板上；
34.s5：将两个承台板对接，使u形导槽穿设在方孔内，利用螺栓五通过承台板上的承台螺丝孔将两个承台板固定；
35.s6：将两个弹簧一端利用螺栓六通过弹簧接头上的弹簧螺丝孔和第一一级导棒上的第一一级导棒弹簧固定通孔固定在第一一级导棒上，两个弹簧另一端利用螺栓通过弹簧
接头上的弹簧螺丝孔和承台上的承台弹簧固定通孔固定在承台上；
36.s7：将两个限位器利用螺栓七通过限位器上的限位器螺丝孔和第二一级导棒上的限位器固定螺丝孔固定在第二一级导棒上；
37.s8：将四个顶柱利用螺栓八通过顶柱上的顶柱螺丝孔和第一一级导棒上的第一一级导棒顶柱固定通孔、第二一级导棒上的第二一级导棒顶柱固定通孔固定在第一一级导棒和第二一级导棒上；
38.s9：将两根一级形状记忆合金丝的两端分别穿入承台的承台穿丝孔和第二一级导棒的第二一级导棒穿丝孔，利用锚具将一级形状记忆合金丝两端固定在承台和第二一级导棒上；
39.s10：将两根二级形状记忆合金丝的两端分别穿入两根二级导棒两端的二级导棒穿丝孔中，利用锚具将二级形状记忆合金丝两端固定在两根二级导棒上；
40.s11：将第一连接杆和第二连接杆分别利用螺栓通过第一连接杆上的第一连接杆通孔和第二连接杆上的第二连接杆通孔与两根外部连接杆连接；
41.s12：将用于固定传动棒和u形导槽的螺栓一移除，将用于固定第一一级导棒、第二一级导棒、二级导棒和固定板的螺栓二、螺栓三、螺栓四移除，完成阻尼器制作；
42.s13：将上述制作完成的阻尼器通过外部连接杆连接到外部结构中。
43.本发明的上述技术方案的有益效果如下：
44.上述方案中，能在低于本地区多遇地震的地震作用下调用一级sma耗能，在设防地震和罕遇地震的地震作用下调动一、二级sma共同参与耗能，解决了单级sma阻尼器由于sma可恢复的极限应变有限，在设防地震和罕遇地震的地震作用下耗能受限问题。在设防地震和罕遇地震的地震作用下，接力式形状记忆合金丝阻尼器能通过弹簧、限位器限制承台与下部一级导棒的相对位移，避免一级sma被破坏，保证了阻尼器的使用安全，充分调动了各级sma的耗能能力。扩大了阻尼器的适用范围，提高了耗能能力。
附图说明
45.图1为本发明的接力式形状记忆合金丝阻尼器结构拆分示意图；
46.图2为本发明的接力式形状记忆合金丝阻尼器弹簧结构示意图；
47.图3为本发明的接力式形状记忆合金丝阻尼器安装过程结构示意图；
48.图4为本发明的接力式形状记忆合金丝阻尼器安装完成后结构示意图；
49.图5为本发明的接力式形状记忆合金丝阻尼器在拉伸时调动一级sma耗能示意图；
50.图6为本发明的接力式形状记忆合金丝阻尼器在压缩时调动一级sma耗能示意图；
51.图7为本发明的接力式形状记忆合金丝阻尼器在拉伸时调动两级sma共同耗能示意图；
52.图8为本发明的接力式形状记忆合金丝阻尼器在压缩时调动两级sma共同耗能示意图。
53.其中：
54.1-u形导槽；101-侧板；102-底板；103-固定板；104-第一连接杆；105-第一导孔；106-第二导孔；107-第三导孔；108-第四导孔；109-u形导槽通孔；110-第一连接杆通孔；111-固定板螺丝孔；
55.2-传动棒；201-第五导孔；202-第六导孔；203-传动棒通孔；204-第二连接杆；205-第二连接杆通孔；
56.3-第一一级导棒；301-第一一级导棒固定通孔；302-第一一级导棒弹簧固定通孔；303-第一一级导棒顶柱固定通孔；
57.4-第二一级导棒；401-第二一级导棒固定通孔；402-第二一级导棒穿丝孔；403-限位器固定螺丝孔；404-第二一级导棒顶柱固定通孔；
58.5-顶柱；501-顶柱螺丝孔；
59.6-二级导棒；601-二级导棒固定通孔；602-二级导棒穿丝孔；
60.7-弹簧；701-弹簧丝；702-弹簧接头；703-弹簧螺丝孔；
61.8-限位器；801-限位器螺丝孔；
62.9-承台；901-承台板；902-承台螺丝孔；903-承台弹簧固定通孔；904-承台穿丝孔；905-方孔；
63.10-一级形状记忆合金丝；
64.11-二级形状记忆合金丝；
65.12-锚具；
66.13-外部连接杆；
67.1401-螺栓一；1402-螺栓二；1403-螺栓三；1404-螺栓四；1405-螺栓五；1406-螺栓六；1407-螺栓七；1408-螺栓八；1409-螺栓九；
68.15-受拉方向一；16-受压方向一；17-受拉方向二；18-受压方向二。
具体实施方式
69.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
70.本发明提供一种接力式形状记忆合金丝阻尼器及制作方法。
71.如图1和图4所示，该阻尼器包括u形导槽1、传动棒2、第一一级导棒3、第二一级导棒4、顶柱5、二级导棒6、弹簧7、限位器8、承台9、一级形状记忆合金丝10、二级形状记忆合金丝11和锚具12，其中：
72.传动棒2位于u形导槽1内，第一一级导棒3、第二一级导棒4及两个二级导棒6穿设在u形导槽1和传动棒1的导孔中；承台9穿套在u形导槽1外，通过弹簧7与第一一级导棒3连接；四个顶柱5分别固定在第一一级导棒3、第二一级导棒4的两端；限位器8固定在第二一级导棒4两端，并将承台9穿套在限位器8内；两根一级形状记忆合金丝10通过锚具12固定在承台9和第二一级导棒4之间，两根二级形状记忆合金丝11通过锚具12固定在两个二级导棒6之间。
73.如图1，u形导槽1由一对侧板101、底板102、四对固定板103和第一连接杆104组成；
74.两个侧板101相对，底部通过底板102连接，底板102下部中间连接第一连接杆104，两个侧板101外侧设置四对固定板103；
75.每个侧板101上由上至下依次开设第一导孔105、第二导孔106、第三导孔107和第四导孔108；在第一导孔105和第四导孔108外侧分别开设一个u形导槽通孔109；
76.第一连接杆104上开设第一连接杆通孔110，连接一个外部连接杆13；
77.固定板103上开设固定板螺丝孔111。
78.传动棒2能够沿u形导槽1轴向运动；传动棒2上部开设第五导孔201，下部开设第六导孔202；
79.在第五导孔201上部、第六导孔202下部分别开设一个传动棒通孔203；
80.传动棒上部设置第二连接杆204，第二连接杆204上开设第二连接杆通孔205，用于连接另一个外部连接杆13。
81.第一一级导棒3穿设在u形导槽1的第二导孔106和传动棒2的第五导孔201内；
82.第一一级导棒3两端对称，两端均由中心向外分别开设第一一级导棒固定通孔301、第一一级导棒弹簧固定通孔302和第一一级导棒顶柱固定通孔303，两个第一一级导棒顶柱固定通孔303内固定一对顶柱5；
83.所述第二一级导棒4穿设在u形导槽1的第三导孔107和传动棒2的第六导孔202内；
84.第二一级导棒4两端对称，两端均由中心向外分别开设第二一级导棒固定通孔401、第二一级导棒穿丝孔402、限位器固定螺丝孔403和第二一级导棒顶柱固定通孔404，两个第二一级导棒顶柱固定通孔404内分别固定另一对顶柱5；
85.所述两个二级导棒6上下布置，上部的二级导棒6穿设在u形导槽1的第一导孔105和传动棒2的第五导孔201内，下部的二级导棒6穿设在u形导槽1的第四导孔108和传动棒2的第六导孔202内；
86.二级导棒6两端对称，两端均由中心向外分别开设二级导棒固定通孔601和二级导棒穿丝孔602。
87.承台9由两个承台板901组成；
88.两个承台板901相对的端部开设承台螺丝孔902，承台板901上由开设承台螺丝孔902的端部向外依次开设承台弹簧固定通孔903和承台穿丝孔904；
89.两个承台板901通过端部的承台螺丝孔902拼接成承台9后形成的方孔905尺寸大于u形导槽1中两侧板101形成的矩形的截面尺寸。
90.第一导孔105、第二导孔106、第三导孔107和第四导孔108的形状及大小相同，所述传动棒2上开设的第五导孔201和第六导孔202形状及大小相同且长度均大于第一导孔105，且第二导孔106与第五导孔201、第三导孔107与第六导孔202的内侧边缘分别对齐。
91.如图2所示，弹簧7由弹簧丝701和两端的弹簧接头702组成；弹簧接头702上开设弹簧螺丝孔703；弹簧7两端分别连接承台9和第一一级导棒3。
92.四个顶柱5底部开设顶柱螺丝孔501，固定在第一一级导棒3和第二一级导棒4的两端；
93.两个限位器8短边上开设限位器螺丝孔801，固定在第二一级导棒4的两端，并将承台9穿套在其中；
94.如图3所示，该阻尼器的制作方法，包括步骤如下：
95.s1：将传动棒2利用螺栓一1401通过u形导槽1上的u形导槽通孔109和传动棒2上的传动棒通孔203固定在u形导槽1的一对侧板101之间；
96.s2：将第一一级导棒3穿设在第二导孔106和第五导孔201内，利用螺栓二1402通过第一一级导棒3上的第一一级导棒固定通孔301和固定板103上的固定板螺丝孔111固定在固定板103上；
97.s3：将第二一级导棒4穿设在第三导孔107和第六导孔202内，利用螺栓三1403通过第二一级导棒4上的第二一级导棒固定通孔401和固定板103上的固定板螺丝孔111固定在固定板103上；
98.s4：将两个二级导棒6分别穿设在第一导孔105、第五导孔201和第四导孔108、第六导孔202内，利用螺栓四1404通过二级导棒6上的二级导棒固定通孔601和固定板103上的固定板螺丝孔111固定在固定板103上；
99.s5：将两个承台板901对接，使u形导槽1穿设在方孔905内，利用螺栓五1405通过承台板901上的承台螺丝孔902将两个承台板901固定；
100.s6：将两个弹簧7一端利用螺栓六1406通过弹簧接头702上的弹簧螺丝孔703和第一一级导棒3上的第一一级导棒弹簧固定通孔302固定在第一一级导棒3上，两个弹簧7另一端利用螺栓通过弹簧接头702上的弹簧螺丝孔703和承台9上的承台弹簧固定通孔903固定在承台9上；
101.s7：将两个限位器8利用螺栓七1407通过限位器8上的限位器螺丝孔801和第二一级导棒4上的限位器固定螺丝孔403固定在第二一级导棒4上；
102.s8：将四个顶柱5利用螺栓八1408通过顶柱5上的顶柱螺丝孔501和第一一级导棒3上的第一一级导棒顶柱固定通孔303、第二一级导棒4上的第二一级导棒顶柱固定通孔404固定在第一一级导棒3和第二一级导棒4上；
103.s9：将两根一级形状记忆合金丝10的两端分别穿入承台9的承台穿丝孔904和第二一级导棒4的第二一级导棒穿丝孔402，利用锚具12将一级形状记忆合金丝10两端固定在承台9和第二一级导棒4上；
104.s10：将两根二级形状记忆合金丝11的两端分别穿入两根二级导棒6两端的二级导棒穿丝孔602中，利用锚具12将二级形状记忆合金丝11两端固定在两根二级导棒6上；
105.s11：将第一连接杆104和第二连接杆204分别利用螺栓九1409通过第一连接杆104上的第一连接杆通孔110和第二连接杆204上的第二连接杆通孔205与两根外部连接杆13连接；
106.s12：将用于固定传动棒2和u形导槽1的螺栓一1401移除，将用于固定第一一级导棒3、第二一级导棒4、二级导棒6和固定板103的螺栓二1402、螺栓三1403、螺栓四1404移除，完成阻尼器制作；
107.s13：将上述制作完成的阻尼器通过外部连接杆13连接到外部结构中。
108.安装完成的阻尼器在未发生拉伸和压缩时，所述顶柱5与二级导棒6之间有间隙，且其竖直方向投影落在二级导棒6上；所述承台9两端分别穿过两个限位器8，且承台9两端与两限位器上端间隔的距离相等。
109.如图5所示，阻尼器调动一级sma耗能被拉伸时，所述传动棒2带动第一一级导棒3沿受拉方向二17运动，第一一级导棒3通过两个弹簧7带动承台9沿受拉方向二17运动，从而使两根一级形状记忆合金丝10开始拉伸。
110.如图6所示，阻尼器调动一级sma耗能被压缩时，所述传动棒2带动第二一级导棒4沿受压方向二18运动，从而使两根一级形状记忆合金丝10开始拉伸。
111.如图7所示，阻尼器调动两级sma共同耗能被拉伸时，所述传动棒2带动第一一级导棒3沿受拉方向一15运动，第一一级导棒3通过两个弹簧7带动承台9沿受拉方向运动，运动
至承台9两端接触两个限位器8后第二一级导棒4与承台9的距离保持不变，两根一级形状记忆合金丝10停止拉伸，第一一级导棒3通过拉长两个弹簧7继续随着传动棒2沿受拉方向一15运动；运动至第一一级导棒3上两顶柱5接触与其相邻的二级导棒6后，顶柱5将带动与其相邻的二级导棒6随着传动棒2沿受拉方向一15运动，从而使两根二级形状记忆合金丝11开始拉伸。
112.如图8所示，阻尼器调动两级sma共同耗能被压缩时，所述传动棒2带动第二一级导棒4和固定在第二一级导棒4上的两个限位器8沿受压方向一16运动，运动至两个限位器8接触承台9两端后承台9与第二一级导棒4的距离保持不变，两根一级形状记忆合金丝10停止拉伸，第二一级导棒4通过拉长两个弹簧7继续带动两个限位器8和承台9随着传动棒2沿受压方向一16运动；运动至第二一级导棒4上两顶柱5接触与其相邻的二级导棒6后，顶柱5将带动与其相邻的二级导棒6随着传动棒2沿受压方向一16运动，从而使两根二级形状记忆合金丝11开始拉伸。
113.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。