【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種準零剛度阻尼器單胞結構及其阻尼器、阻尼器的應用結構，屬于隔振。
技術介紹
1、為保證結構完整性、安全性、舒適性等要求，需要對隨機性外載如風、地震引起的響應進行控制，實現減輕振動的目的。近年來，隨著全球范圍內高層建筑的建設不斷增加，民用建筑結構的振動控制系統的開發也取得了長足的進步。結構振動控制可分為被動控制、主動控制和半主動控制，其中，被動控制具有不受外力影響，依靠阻尼器內部特定部件和材料的運行而產生控制力的優點。
2、數值和實驗研究表明，建筑鋼支撐在反復的動態加載循環下會出現非對稱滯后行為，隨著加載循環的增加，鋼支撐的強度會逐漸下降甚至失效，從而限制了其消能能力和延展性。為了克服這一缺陷，可以在鋼支撐中增加吸能系統，例如摩擦阻尼器、金屬阻尼器和粘性阻尼器等，以提高地震能量的吸收能力。然而，每種阻尼器都存在缺點，如速度依賴性、泄漏問題、溫度敏感性、疲勞性能劣化等。作為一種線性隔振器，被動控制系統的隔振頻率大于固有頻率的倍時，才能有效地減少振動傳遞到基礎結構上。因此，被動控制系統的隔振頻率范圍從固有頻率的倍開始，要擴大隔振頻率范圍，就需要降低固有頻率，進而需要降低結構的剛度。然而，降低結構剛度會導致其承載能力降低。
3、近幾十年來，由于形狀記憶合金、機械超材料、負剛度(ns)和準零剛度(qzs)等智能材料的出現，開發出了多種非線性隔離方法，以解決線性阻尼器的局限性。例如，負剛度阻尼器能夠降低由非線性行為引起的結構基本周期，因此應用范圍較廣。負剛度裝置具有非線性的力-位移關系，可降低系統的剛
4、例如，公開號為cn221097319u的專利所提供的準零剛度隔振器組件、三向隔振裝置及機載光學設備，采用特殊的高分子材料作為準零剛度隔振器材料的隔振器，該種準零剛度結構基于曲梁的負剛度和正剛度的結合來實現準零剛度特性，存在曲梁在外載荷作用下會發生大變形的問題，因此對材料選擇的限制較大，使得結構在承載能力上不具備優勢，在特殊場合無法應用。
5、公開號為cn109737168a的專利申請所提供的準零剛度隔振器，主要由一個負剛度機構和一個承載重物的正剛度彈簧并聯組成，能使系統的動剛度接近于零，具有準零剛度特性。但該準零剛度隔振器由交叉臂結構、拉伸彈簧、t型滑板、支撐板、連接塊與導軌等構件組成，需要對各種構件進行組裝，結構較為復雜且空間占用率較大，不易運輸。
技術實現思路
1、本專利技術為了解決現有技術所存在的問題，提供了一種準零剛度阻尼器單胞結構及其阻尼器、阻尼器的應用結構，具有形式簡單、方便生產加工、易于運輸后快速組裝、受材料限制小、具備更高的承載能力的優點。
2、本專利技術通過采取以下技術方案實現上述目的：
3、一方面，本專利技術提供了一種準零剛度阻尼器單胞結構，包括兩個間隔設置的支撐板，兩個支撐板均自其第一端向第二端延伸，兩個支撐板的第一端共同固定在基座上；
4、在兩個支撐板之間設置有拱形件和滑動桿，所述滑動桿的軸向與支撐板的延伸方向相同，所述拱形件由其第一端和第二端之間的部分拱起形成，拱形件第一端與第二端之間的直線連線與滑動桿的軸向平行，拱形件的第一端固定在基座上、第二端與滑動桿的第一端平滑連接，滑動桿的第二端從兩個支撐板之間延伸穿出；
5、所述滑動桿的中部通過若干個交叉桿件與兩個支撐板連接，每個交叉桿件包括兩根連桿，兩根連桿的第一端相互交叉且交叉部位通過第一轉軸樞轉連接，兩根連桿的第二端分別與兩個支撐板通過第二轉軸樞轉連接，第一轉軸和第二轉軸的軸向與滑動桿的軸向垂直，各交叉桿件的交叉角方向相同；
6、在其中一具體實施方式中，本專利技術提供的準零剛度阻尼器單胞結構，還包括滑動導軌，所述滑動導軌設置在兩個支撐板之間且固定在基座上，滑動導軌上形成有對滑動桿滑動方向進行約束的滑道。
7、具體的，所述滑動導軌包括兩個間隔設置的第一限位板，第一限位板與支撐板同向延伸，兩個第一限位板之間連接有第二限位板，第一限位板和第二限位板圍出滑道，第二限位板的尺寸小于滑道長度以便在滑動導軌上形成供拱形件向外拱起的缺口。
8、進一步的，所述支撐板、第一限位板及基座三者一體成型。
9、另一方面，本專利技術還提供了一種阻尼器，包括所述的單胞結構，兩個單胞結構中滑動桿的軸向互相平行且滑動桿的第二端相互對接，阻尼器中交叉桿件的交叉角方向均相同。
10、所述阻尼器的準零剛度特性調控方法為：
11、(1)設支撐板的剛度為kf，剛性連桿長度為，拱形件的垂直線性剛度為ks，力f沿滑動桿的軸向施加在滑動桿的第二端；
12、(2)當h＝0時，剛性連桿為斜形，支撐板為垂直形，阻尼器處于平衡狀態，支撐板的水平變形△d＝0；當力垂直施加時，滑動桿發生垂直位移x，當h＝x時，支撐板發生最大變形d；在該轉變過程中，支撐板在垂直軸上產生負剛度力，其變形量為
13、(3)根據平行彈簧定理，拱形件及支撐板的各個平行剛度產生的力之和為
14、f＝2fs+2ffkf?tan(θ)?(7)
15、式中fs＝ks(h-x)為拱形件產生的力，ff＝kf(△d-d)為垂直支撐板的負剛度力，θ為剛性連桿與水平軸之間的夾角，和kf＝12ei(l1+l2)/(3l1+4l2)分別為拱形件和支撐板的剛度；結合△d，得到豎向力f為
16、
17、(4)進行參數無量綱化：
18、
19、式中fqzs(x)為無量綱恢復力，x為無量綱垂直位移，γ為幾何參數，α為垂直支撐板剛度與拱形件剛度之比；
20、無量綱力-位移曲線關系和無量綱非線性剛度kx分別為
21、
22、
23、(5)為獲得無量綱非線性剛度，設x＝0，幾何參數和之間的關系為：
24、ko＝2-2αγ＝0?(12)
25、在滿足式(6)時在力-位移曲線中間段出現剛度近似于0的情況，表現出準零剛度特性。
26、進一步的，本專利技術提供的阻尼器的應用結構，所述阻尼器安裝在方形的框架上，兩個單胞結構的滑動桿軸向沿框架的對角線方向設置，兩個單胞結構的基座分別固定在該對角線兩端的框架頂角上。
27、本申請的有益效果包括但不限于：
28、本專利技術提供的準零剛度阻尼器單胞結構，每個單胞結構由兩側支撐板、拱形件、滑動桿和交叉桿件組成，通過交叉桿件將滑動桿與兩側支撐板連接的結構件提供負剛度特性，通過拱形件提供正剛度特性本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種準零剛度阻尼器單胞結構，其特征在于，包括兩個間隔設置的支撐板，兩個支撐板均自其第一端向第二端延伸，兩個支撐板的第一端共同固定在基座上；
2.根據權利要求1所述的準零剛度阻尼器單胞結構，其特征在于，還包括滑動導軌，所述滑動導軌設置在兩個支撐板之間且固定在基座上，滑動導軌上形成有對滑動桿滑動方向進行約束的滑道。
3.根據權利要求2所述的準零剛度阻尼器單胞結構，其特征在于，所述滑動導軌包括兩個間隔設置的第一限位板，第一限位板與支撐板同向延伸，兩個第一限位板之間連接有第二限位板，第一限位板和第二限位板圍出滑道，第二限位板的尺寸小于滑道長度以便在滑動導軌上形成供拱形件向外拱起的缺口。
4.根據權利要求3所述的準零剛度阻尼器單胞結構，其特征在于，所述支撐板、第一限位板及基座三者一體成型。
5.一種阻尼器，其特征在于，包括兩個權利要求1-4任一項所述的單胞結構，兩個單胞結構中滑動桿的軸向互相平行且滑動桿的第二端相互對接，阻尼器中交叉桿件的交叉角方向均相同。
6.根據權利要求5所述的阻尼器，其特征在于，阻尼器的準零剛度特性調控方
7.一種基于權利要求5所述的阻尼器的應用結構，其特征在于，所述阻尼器安裝在方形的框架上，兩個單胞結構的滑動桿軸向沿框架的對角線方向設置，兩個單胞結構的基座分別固定在該對角線兩端的框架頂角上。
...【技術特征摘要】
1.一種準零剛度阻尼器單胞結構，其特征在于，包括兩個間隔設置的支撐板，兩個支撐板均自其第一端向第二端延伸，兩個支撐板的第一端共同固定在基座上；
2.根據權利要求1所述的準零剛度阻尼器單胞結構，其特征在于，還包括滑動導軌，所述滑動導軌設置在兩個支撐板之間且固定在基座上，滑動導軌上形成有對滑動桿滑動方向進行約束的滑道。
3.根據權利要求2所述的準零剛度阻尼器單胞結構，其特征在于，所述滑動導軌包括兩個間隔設置的第一限位板，第一限位板與支撐板同向延伸，兩個第一限位板之間連接有第二限位板，第一限位板和第二限位板圍出滑道，第二限位板的尺寸小于滑道長度以便在滑動導軌上形成供拱形件向外拱...
【專利技術屬性】
技術研發人員：侯秀慧，杰德，盛天浩，李銳，鄧子辰，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：發明
國別省市：
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