变刚度、阻尼控制装置

变刚度、阻尼控制装置

本实用新型变刚度、阻尼控制装置属于非电变量的控制或调节系统领域，特别是一种使用液体作为介质的减振器技术领域。

传统的抗震结构体系是通过增强结构本身的性能来抗御地震作用的，但在不确定的地震作用下，结构很可能不满足安全性的要求，产生严重破坏而造成重大的经济损失和人员伤亡，现在通过在结构上设置控制机构，由控制机构与结构共同控制抵御地震动等动力荷载，使结构的动力反应减少，达到良好的抗震效果。当前半主动控制有主动变刚度控制系统、主动变阻尼系统等，而这些系统都是通过相应的控制装置使受控结构远离共振状态，达到减震的目的，然而主动变刚度控制系统仅使振动系统的刚度被适时地切换，主动变阻尼系统则仅使振动系统的阻尼被适时地切换，在减振效果和使用范围上都有一定的局限性。

本实用新型的目的在于避免现有技术的不足而提供一种既可变刚度，又可变阻尼，可使振动系统的变刚度及变阻尼两种工作状态进行切换的变刚度、阻尼控制装置。

本实用新型的目的是通过以下措施来达到的，它是由支撑，液缸，活塞杆，阀门和阻尼器组成，液缸分为上液缸和下液缸两部分，在液缸内的上液缸和下液缸之间设有阀门，在上液缸内设置有上活塞杆，在下液缸内设置有下活塞杆，在上活塞杆上连接有阻尼器，上活塞杆与下活塞杆平行排列在同一平面上，上活塞杆上连接有活塞，下活塞杆上连接有活塞，当结构受动力荷载作用而产生振动时，本装置有两种工作状态，当阀门关闭时，控制装置主要是通过主动地改变结构的刚度，使之尽量远离共振状态，从而达到减少结构振动的目的，当阀门打开时，下活塞杆带动下活塞运动，下液缸内的液体通过阀门传递到上液缸，推动上活塞运动，使上活塞杆上的阻尼器工作，此时主动变刚度不参与结构的振动，主要通过阻尼器的耗能，即通过增大结构阻尼来减少结构的动力反应。由于阻尼器的耗能能力与其本身的变形有关，变形越大，耗散的能量越多。增大阻尼器的相对位移，可以提高阻尼器的耗能减振控制效果，由于采用上下活塞和上下液缸，通过改变上活塞与下活塞的面积比，可以使阻尼器产生更大的相对位移，从而使阻尼器耗散更多的能量，取得更好的减振控制效果。

本装置可以根据输入扰动的频谱特性和结构的动力反应，通过设置开关控制阀门的开闭，能动地在变刚度和变阻尼这两种工作状态间切换，使结构的状态反应得到抑制。

本装置所采用的阻尼器可以是摩擦阻尼器，粘弹性阻尼器，液体质量阻尼器，铅芯橡胶垫等。

本实用新型构造简单，工作可靠，无需直接向受控结构输入外部能源，具有主动变刚度控制装置能动地避开地震动频率的特性，同时又有阻尼控制削减受控结构动力反应峰值的特性，因此对较宽频带内的外界激励所具有的非频率的减振性能，经济性、稳定性、可靠性好，易于维护，适用范围广，可广泛用于工程结构振动控制系统中和抗震结构体系中。

附图1是本实用新型的实施例1的示意图。

附图2是本实用新型的实施例2的示意图。

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如附图1所示，本实用新型用于单层框架结构，本实用新型是由支撑1，液缸2，活塞杆，阀门7和阻尼器8组成，液缸2分为上液缸和下液缸两部分，在液缸内的上液缸和下液缸之间设有阀门7，在上液缸内设置有上活塞杆4，在下液缸内设置有下活塞杆6，在上活塞杆4上连接有阻尼器8，上活塞杆与下活塞杆平行排列在同一平面上，上活塞杆上连接有活塞3，下活塞杆上连接有活塞5，当结构受动力荷载作用而产生振动时，本装置有两种工作状态，当阀门关闭时，直接由支撑1向受控结构提供附加刚度，控制装置主要是通过主动地改变结构的刚度，使之尽量远离共振状态，从而达到减少结构振动的目的，当阀门打开时，下活塞杆带动下活塞运动，下液缸内的液体通过阀门传递到上液缸，推动上活塞运动，使上活塞杆上的阻尼器工作，此时主动变刚度不参与结构的振动，主要通过阻尼器的耗能，即通过增大结构阻尼来减少结构的动力反应。

如附图2所示，本实用新型用于相邻结构，本实用新型是由支撑11，液缸12，活塞杆，阀门17和阻尼器18组成，液缸分为上液缸和下液缸两部分，在液缸内的上液缸和下液缸之间设有阀门17，在上液缸内设置有上活塞杆14，在下液缸内设置有下活塞杆16，在上活塞杆14上连接有阻尼器18，上活塞杆14与下活塞杆16平行排列在同一平面上，上活塞杆上连接有活塞13，下活塞杆上连接有活塞15，当结构受动力荷载作用而产生振动时，本装置有两种工作状态，当阀门关闭时，直接由支撑1向受控结构提供附加刚度，控制装置主要是通过主动地改变结构的刚度，使之尽量远离共振状态，从而达到减少结构振动的目的，当阀门打开时，下活塞杆带动下活塞运动，下液缸内的液体通过阀门传递到上液缸，推动上活塞运动，使上活塞杆上的阻尼器工作，此时主动变刚度不参与结构的振动，主要通过阻尼器的耗能，即通过增大结构阻尼来减少结构的动力反应。