[其他]能量吸收器的改進(jìn)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85104305
• 申請(qǐng)日: 1985-06-05
• 公開（公告）號(hào): CN85104305A
• 公開（公告）日: 1986-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 巴克爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新西蘭發(fā)展財(cái)務(wù)公司
• 主分類號(hào): E04B1/92
• 分類號(hào): E04B1/92
• 代理公司: 中國(guó)專利代理有限公司
• 代理人: 曹永來

本發(fā)明是關(guān)于用于大型結(jié)構(gòu)的能量吸收器，這種能量吸收器是用來減輕外界產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)對(duì)此類結(jié)構(gòu)的影響的。本申請(qǐng)以美國(guó)專利4，499，694中的發(fā)明將作為來源發(fā)明加以談及。

交變剪切能量吸收裝置利用某些材料的超出彈性極限的交變塑性變形來吸收動(dòng)能。此種吸收器很典型地被插在建筑物的支撐部件和基礎(chǔ)部件之間，或是在兩個(gè)結(jié)構(gòu)支撐部件之間，這樣，可以將吸收材料內(nèi)的動(dòng)能的一部分轉(zhuǎn)化為熱，從而減少外界的力量傳遞給建筑物的運(yùn)動(dòng)，如地震或強(qiáng)風(fēng)。授予羅賓遜的美國(guó)專利4，117，637發(fā)表于一九七八年十月三日，題目為“交變剪切能量吸收器”，其公開內(nèi)容在此只作為參考，此項(xiàng)專利用圖形說明了此基礎(chǔ)循環(huán)剪切能量吸收裝置的幾種幾何結(jié)構(gòu)。此基礎(chǔ)裝置含有兩個(gè)分隔連接部件，典型的是板，每個(gè)部件都與一個(gè)單獨(dú)結(jié)構(gòu)部件連接。此裝置用于建筑業(yè)時(shí)，使其中的一個(gè)連接部件附于一個(gè)樁基，而使另一連接部件附于一個(gè)支撐柱、梁之類的物體上。安裝在兩個(gè)連接部件之間的是一個(gè)可交變塑性變形的固體物質(zhì)，典型的是鉛，鉛能起吸收能量作用。此裝置的某些結(jié)構(gòu)還包括一個(gè)附加彈性衰減器結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)圍繞能量吸收物質(zhì)且在兩個(gè)連接部件間有一個(gè)彈性縱向支撐，通常是通過一個(gè)象三明治形狀的物質(zhì)，它包括一個(gè)彈性材料（如：橡膠）的可換層以及一個(gè)剛性材料（如：鋼、鋁或同類物質(zhì)）。

在應(yīng)用中，當(dāng)外界力量導(dǎo)致兩個(gè)連接部件作相對(duì)的側(cè)向運(yùn)動(dòng)時(shí)，能量吸收固體物質(zhì)超越它的彈性極限而交變地使一些能量轉(zhuǎn)化成熱能并且能在此物質(zhì)處于形變狀態(tài)下貯存剩余能量，后者相當(dāng)于一種傳動(dòng)力，其趨勢(shì)在于將材料回復(fù)它原來的機(jī)械性能。結(jié)果，傳遞到或傳遞過此結(jié)構(gòu)的能量轉(zhuǎn)化成熱，而不會(huì)對(duì)建筑物有損害。因而，和該吸收器聯(lián)結(jié)在一起的結(jié)構(gòu)比那些依賴結(jié)構(gòu)部件的延性性能分散能量的結(jié)構(gòu)（它將被強(qiáng)烈地震損壞且很難修復(fù)或取代）以及使用橡膠減震器的結(jié)構(gòu)（此結(jié)構(gòu)象彈簧那樣工作并且只分散很少量的外部傳遞來的能量）安全得多。

在許多應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)上述類型能量吸收器功能很好，而在某些應(yīng)用中，能量吸收物質(zhì)的過早退化出現(xiàn)在幅度小的擺動(dòng)被看到后。

這是由于缺乏對(duì)吸收物質(zhì)的限制，此物質(zhì)可在與強(qiáng)制形變的方向上隨意伸長(zhǎng)，從而，降低它作為一個(gè)能量吸收器的作用。即使是在那些其能量吸收鉛核被一個(gè)其有三明治結(jié)構(gòu)的彈性支撐衰減器圍繞的實(shí)例里，限制的程度也是依懶于縱向載荷的大小、彈性材料的硬度以及彈性材料單獨(dú)層的厚度。特別是，如果縱向載荷小于支撐臺(tái)的額定載荷的0.4倍，而這時(shí)對(duì)50-55之間的彈性材料硬度指標(biāo)和厚度為半英寸的彈性層的剪切變形是0.5，鉛核心性能就可能退化。

本發(fā)明的目的是提供一個(gè)改進(jìn)的交變剪切能量吸收器，在此裝置里，性能的退化實(shí)際上降低了，或者說，至少給公眾提供了一個(gè)有益的選擇。

本發(fā)明包含一個(gè)改進(jìn)的交變剪切能量吸收器，它在已知能量吸收器基礎(chǔ)上具有一個(gè)更長(zhǎng)的使用壽命，它具有原裝置的能量吸收的優(yōu)點(diǎn)。

在最廣闊的范圍里，本發(fā)明包含一個(gè)交變剪切能量吸收器用以吸收由于兩個(gè)部件間的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的能量。能量吸收器包括適合于與第一和第二部件連接的第一和第二連接裝置，如支承建筑物的支撐柱、連接在第一和第二連接器之間的塑性交變可變形能量吸收裝置，以及一個(gè)位于能量吸收裝置周圍，即在第一和第二個(gè)連接裝置之間區(qū)域的限制器。該限制器具有一個(gè)撓性墻面以在兩個(gè)部件間產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)時(shí)限制能量吸收裝置，而同時(shí)又允許能量吸收裝置以可取的方式產(chǎn)生形變。該撓性墻面具有彈性以吸收縱向分力。同時(shí)，仍然限制能量吸收裝置。在本發(fā)明一個(gè)較好的實(shí)施例中，限制器包括一個(gè)基本上螺旋式圍繞在能量吸收裝置外部表面的扁平部件和由單獨(dú)繞組層提供的撓性墻面。這一繞組層至少有一部分是由彈性材料使之與毗鄰的料層分開的。

在另一個(gè)較好的實(shí)施例中，限制器包括一系列基本上圍繞在能量吸收裝置外部表面的扁平部件，此扁平部件至少有一部分是由彈性材料使之與毗鄰部件分隔開。

限制器最好由裝配在第一和第二連接裝置之間的一個(gè)彈性支撐來環(huán)繞。該彈性支撐最好能夠包括一個(gè)彈性材料的，如橡膠的交替料層，和一個(gè)堅(jiān)固材料，如鋼、鋁或玻璃鋼。在較好的幾何結(jié)構(gòu)里，能量吸收裝置包括一個(gè)位于第一和第二連接裝置的端面之間的圓柱形核心。限制器是一個(gè)螺旋式環(huán)繞的扁平螺旋管。彈性支撐包括橡膠和鋼的矩形或四方形的料層，它具有一個(gè)通過中心的圓柱形開孔，以接收限制器和該核心。

本發(fā)明的制作是這樣進(jìn)行的：組裝彈性支撐，最好在一個(gè)導(dǎo)向夾具協(xié)助下插入限制器，如一個(gè)具有與限制器所需的內(nèi)直徑相等的直徑的心軸以及在限制器內(nèi)放置能量吸收核，其方式為用壓力將核心裝入限制器的空心內(nèi)部或者把核心鑄入限制器內(nèi)部。