一种自适应调节碰撞调谐质量阻尼器

技术领域

本发明涉及阻尼器技术领域，尤其涉及一种自适应调节碰撞调谐质量阻尼器。

背景技术

土木工程结构在地震、强风、人群、车辆等荷载作用下会产生振动，对结构的使用寿命和舒适性产生不良影响。为了减小结构的动力反应，结构控制采用在结构上设置控制机构的方法，通过这些控制机构与结构合作来抵御地震等动力荷载。通常采用的振动控制方法有被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制。其中，被动控制是最常用的方法，在实际工程中得到广泛应用。被动控制对于提高结构的可靠性、确保结构的安全性具有重要的社会、经济和科学意义。

参考欧进萍.结构振动控制——主动、半主动和智能控制[M].京，科学出版社，2003.，被动控制装置主要包括调谐质量阻尼器、调谐液体阻尼器、调谐液柱阻尼器、耗能阻尼器、碰撞调谐质量阻尼器等。这些装置的特点是不需要外部能源，具有良好的可靠性和低廉的造价。

传统的调谐质量阻尼器通过在结构上设置弹簧、质量和阻尼机构，利用动力吸振和阻尼耗能来减小结构振动，如专利CN116556757A公布的阻尼器，当主结构在外载激励下产生振动时调谐质量阻尼器起到减振的作用，但是其耗能方式单一，效率不高。而碰撞式调谐质量阻尼器在传统调谐质量阻尼器的基础上增加了两个挡板，通过调谐吸振和碰撞耗能来减振。专利CN205776858U公开了一种粘弹性碰撞调谐质量阻尼器，能够有效利用谐振原理，还能利用碰撞作用快速耗能，然而，该装置易与主结构频率失谐，从而导致其控制效果大幅度下降。专利CN211446562U公布了一种频率可调的碰撞型调谐质量阻尼器，但是其调节机制是被动的，无法实现碰撞调谐阻尼器频率的实时、自动调节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自适应调节碰撞调谐质量阻尼器。

本发明的思想在于，基于主结构的是实时响应，计算出主结构的实时频率。实时调节磁流变弹性体支柱的剪切刚度，达到阻尼器的刚度实时适应主结构的主频率的目的，从而获得最优控制效果。

为了实现上述发明目的，本发明采用技术方案具体为：

一种自适应调节碰撞调谐质量阻尼器，包括侧向板，侧向板的内壁附着有粘弹性材料的碰撞限位板，侧向板的下面连接底板，底板上面连接两个磁流变弹性体支座，磁流变弹性体支座连接质量块，质量块固定于磁流变弹性体支座，设置若干个电磁发生器固定于磁流变弹性体支座上，每个磁流变弹性体支座上的其中一个电磁发生器通过信号导线与控制器相连，控制器连接位移传感器，位移传感器固定于底板上。

控制器通过位移传感器实时测得的被控结构的动力响应获得结构的实时频率，再通过信号导线改变磁场装置产生的磁场强度，使磁流变弹性支座的剪切刚度，最终使阻尼器的频率与被控结构的频率一致，获得最佳控制效果。

与信号导线相连的电磁发生器位于磁流变弹性体支座内侧。

每个电磁发生器形成一个闭合磁路。电磁发生器的磁场大小和方向通过控制器控制。

磁流变弹性体支座采用硅胶基体羧基铁粉磁流变弹性体制成，以具备良好的磁流变性能和阻尼特性。

粘弹性材料为橡胶。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1.本发明利用碰撞物体为磁流变弹性体，通过碰撞作用来实现质量块的快速耗散，并且根据质量块所需的最优碰撞耗能，通过电流大小和方向调整磁流变弹性体的碰撞刚度，解决了传统阻尼材料作为被碰撞物体不能调控其碰撞刚度和碰撞阻尼的不足；

2.本发明采用磁流变弹性体，碰撞刚度大且其变化范围也大，尤其是有场制备的硅橡胶基体羰基铁粉磁流变弹性体，其碰撞刚度变化范围为相对变化幅度可达58％，用于自适应调节碰撞调谐阻尼器，充分发挥了磁流变弹性体在与磁场方向平行的受力作用下可发生碰撞变形且碰撞变形范围宽的特性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明立面结构示意图。

其中，附图标记为：1-侧向板、2-碰撞限位板、3-磁流变弹性体支座、4-质量块、5-底板，6-电磁发生器，7-控制器，8-位移传感器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

参见图1与本发明提供其技术方案为，

一种自适应调节碰撞调谐质量阻尼器，包括侧向板1，侧向板1的内壁附着有粘弹性材料的碰撞限位板2，侧向板1的下面连接底板5，底板5上面连接两个磁流变弹性体支座3，磁流变弹性体支座3连接质量块4，质量块4固定于磁流变弹性体支座3，设置若干个电磁发生器6固定于磁流变弹性体支座3上，每个磁流变弹性体支座3上的其中一个电磁发生器6通过信号导线9与控制器7相连，控制器7连接位移传感器8，位移传感器8固定于底板5上。

控制器通过位移传感器8实时测得的被控结构的动力响应获得结构的实时频率，再通过信号导线改变磁场装置产生的磁场强度，使磁流变弹性支座的剪切刚度，最终使阻尼器的频率与被控结构的频率一致，获得最佳控制效果。

与信号导线8相连的电磁发生器6位于磁流变弹性体支座3内侧。

每个电磁发生器6形成一个闭合磁路。其磁场的大小和方向通过控制器7控制。

阻尼器的频率是被控结构的主频率。

磁流变弹性体支座3采用硅胶基体羧基铁粉磁流变弹性体制成。以具备良好的磁流变性能和阻尼特性。

粘弹性材料为橡胶。