一種自復位磁流體阻尼器的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及磁流體阻尼器技術領域，具體涉及一種自復位磁流體阻尼器。
【背景技術】
[0002]地震是人類長期以來面臨的一種重大自然災害，造成大量人員傷亡以及建筑物的破壞或倒塌。當建筑物遭遇高于本地區設防烈度的強地震作用時，即使保持了結構的整體完整性，但由于變形過大、部分構件的嚴重破壞而需要大范圍的加固修復，甚至只能推倒重建造成了巨大的浪費，影響了人們的正常生活。為此出現了一種新型的分災控制體系一自恢復功能結構，不僅能夠消耗地震傳輸給主結構的能量，實現分災功能，控制結構局部失效模式的出現，而且震后能夠很快的恢復其正常使用功能，幫助人們盡快恢復正常生活，如自復位搖擺墻結構體系及自恢復耗能支撐體系、自復位阻尼器等。
[0003]目前自復位構件主要有形狀記憶合金自復位阻尼器、預應力鋼筋的自恢復耗能支撐。形狀記憶合金自復位阻尼器充分利用了形狀記憶合金的超彈性性能，旗形滯回曲線飽滿，減少甚至消除了殘余變形，但是形狀記憶合金的性能受溫度影響，并且在變形后需要通過對形狀記憶合金加熱才能使其恢復到變形前的狀態，升溫可能會對阻尼器的其它組件產生不利影響；采用預應力鋼筋的自恢復耗能支撐由于預應力鋼筋彈性變形小的缺點，滿足不了典型框架結構層間位移的需求。已有研究表明，當結構震后的殘余變形角大于0.5%時，結構的維修成本便大于重建成本。在磁場的作用下，磁流變液可以在毫秒級的時間內由流動性良好的牛頓流體轉變為高粘度、低流動性的Bingham粘塑性體，制成的磁流變阻尼器具有出力大、能耗低、響應快等優點，但傳統的磁流體阻尼器沒有復位能力，不能提供復位力，通常震后具有較大的殘余變形；由于傳統的磁流變阻尼器中磁流變流體的粘度低，在無外部能源的情況下，其阻尼力非常小，同時地震災害對土木結構的破壞性較大，所以在地震中控制系統極有可能出現故障而使外部能源無法施加到阻尼器裝置上使阻尼器的控制失效，現有大多數磁流變阻尼器工作時電流較大，線圈存在散熱問題。
[0004]因此，需要提供一種自復位磁流體阻尼器，能夠解決現有自復位形狀記憶合金阻尼器性能受溫度影響以及變形后需加熱才能恢復到變形前狀態的問題，以及預應力鋼筋彈性變形小以及傳統磁流變阻尼器震后殘余變形大且需要外部能源輸入的問題。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是提供一種自復位磁流體阻尼器，阻尼器活塞擠壓磁流變液克服在永久磁場作用下“固化”的剪切屈服力提供阻尼力，受壓的彈簧不僅可以作為復位材料提供恢復力而且疊加后的彈簧在工作時具有一定的耗能能力。彈簧變形后不需要采取任何措施即可恢復到變形前的狀態，而且能夠彌補預應力鋼筋變形小的缺點。
[0006]為解決上述技術問題，本發明采用下述技術方案:
[0007]—種自復位磁流體阻尼器，包括外管、內管、外管內套管、內管外套管、阻尼器活塞、磁流變液、永久磁鐵、隔磁環、密封端板、左側彈簧和右側彈簧，所述外管的中間的內壁上向內設置有第一凸臺，所述外管的兩端向內設置有外管固定擋板，所述外管固定擋板為中間開有圓孔的圓形擋板，所述第一凸臺與外管固定擋板之間的外管的內壁上固定設置外管內套管，所述外管內套管靠近第一凸臺的一端設置有第二凸臺。
[0008]所述外管兩端設置有與外管固定擋板相對應的內管固定擋板，所述內管固定擋板為圓環形擋板，所述內管的外壁上固定設置內管外套管，所述內管外套管的中間設置有第三凸臺，所述第三凸臺上中心對稱設置有兩個孔隙。
[0009]所述第三凸臺外壁的中心處套設永久磁鐵，所述永久磁鐵外套設隔磁片，所述永久磁鐵和隔磁片的左右兩側固定設置阻尼器活塞，所述阻尼器活塞卡設在孔隙內，所述阻尼器活塞的左右兩側固定設置密封端板，所述密封端板卡設在第一凸臺和第二凸臺之間，所述阻尼器活塞與密封端板之間的密封空間內填充磁流變液。
[0010]所述第三凸臺與內管固定擋板之間的內管外套管的外壁上分別套設左側彈簧和右側彈簧，所述左側彈簧和右側彈簧的兩端分別設置彈簧內側擋板和彈簧外側擋板，所述彈簧內側擋板和彈簧外側擋板套設在內管外套管的外壁上，所述彈簧內側擋板卡設在第二凸臺和第三凸臺的外側。彈簧內側擋板和彈簧外側擋板用來連接彈簧、擠壓彈簧并傳遞內管和外管與彈簧之間的力。
[0011]優選地，所述內管的左端固定設置內管連接板，所述外管的右端固定設置外管連接板。內管連接板和外管連接板給左側彈簧和右側彈簧施加初始的壓縮變形，從而使內管和外管形成一個整體。
[0012]優選地，所述阻尼器活塞與第一凸臺之間Imm空隙。該空隙即為阻尼通道，空隙里的磁流變液在永久磁鐵的作用下固化，在內管和外管發生相對移動時，阻尼器活塞擠壓磁流變液通過阻尼通道產生阻尼力耗散能量。
[0013]優選地，所述外管固定擋板中間圓孔的直徑大于內管固定擋板的圓環形外環直徑。有益效果是確保內管和外管之間可以相對滑動。
[0014]優選地，所述左側彈簧和右側彈簧的外徑小于外管內套管的內徑，所述左側彈簧和右側彈簧的內徑大于內管外套管的外徑。以保證彈簧內側擋板和彈簧外側擋板可以相對滑動。
[0015]優選地，所述密封端板的內側設置有密封磁鐵。為了解決磁流變液密封問題，充分利用磁流變液的性質，在密封處設置密封磁鐵，將縫隙里的磁流變液固化，減輕密封擋板承受的壓力，提尚密封性。
[0016]優選地，所述外管和內管的材質為45號鋼。所述左側彈簧和右側彈簧的材質為60CrMnA。所述永久磁鐵和密封磁鐵為圓環狀釹鐵硼磁鐵。所述外管內套管、內管外套管、彈簧內側擋板、彈簧外側擋板、阻尼器活塞、密封端板、內管連接板和外管連接板的材質是Q345 鋼。
[0017]本發明的有益效果如下:
[0018]本發明的一種自復位磁流體阻尼器由于采用了以上技術方案，內部通過內外管及套管傳力，組裝簡單，大大減少了焊接范圍，避免了因焊接導致的鋼材金相組織和機械性能發生變化及焊接殘余應力，構件受力性能更加穩定。結構使用方便，具有更高的可靠性。
[0019]與普通的阻尼器及運用形狀記憶合金的自復位阻尼器、運用預應力鋼筋的自恢復耗能支撐相比，具有以下有益效果:
[0020](I)與普通阻尼器相比，自復位磁流體阻尼器不僅擁有普通阻尼器的耗能能力，且在卸載以后能恢復到初始狀態，地震作用后減少甚至消除了結構的殘余變形，同時磁流變液的耗能裝置利用永久磁鐵更容易產生較強磁場，不需要能源輸入，沒有線圈散熱等問題，機構更簡單、性能穩定、耐久性好、阻尼力大。
[0021](2)與運用形狀記憶合金的自復位阻尼器相比，形狀記憶合金在變形后需要對其進行加熱處理才能恢復到變形前的狀態，而在彈簧的彈性變形范圍內，地震作用后不需要采取任何措施即可恢復到變形前的狀態，彈簧還具有緩沖地震的作用，從而減少了地震對非結構物的破壞，減少了經濟損失。
[0022](3)與運用預應力鋼筋的自恢復耗能支撐相比，在彈性變形范圍內，彈簧的變形能力遠大于預應力鋼筋的變形能力，能夠滿足典型框架結構層間位移的需求，從而增大構件的耗能能力。
[0023](4)與運用其他耗能裝置(摩擦耗能，屈服耗能)的自復位構件相比，此耗能裝置的阻尼力由等效庫侖阻尼力和粘滯阻尼力兩部分組成，在相同彈簧預壓(即不影響阻尼器復位能力)下，本發明有更強的耗能能力。
【附圖說明】
[0024]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0025]圖1示出本發明的一種自復位磁流體阻尼器的結構示意圖。
[0026]圖2示出本發明的一種自復位磁流體阻尼器的外管組合結構示意圖。
[0027]圖3示出本發明的一種自復位磁流體阻尼器的內管組合結構示意圖。
[0028]圖4示出本發明的一種自復位磁流體阻尼器的圖1的A-A方向剖面示意圖。
[0029]圖5示出本發明的一種自復位磁流體阻尼器的圖1的B-B方向剖面示意圖。
[0030]圖6示出本發明的一種自復位磁流體阻尼器的圖1的C-C方向剖面示意圖。
[0031]圖7示出本發明的一種自復位磁流體阻尼器的圖1的D-D方向剖面示意圖。
[0032]圖中各標記如下:1外管，101第一凸臺，2內管，3外管內套管，301第二凸臺，4內管外套管，401第三凸臺，402孔隙，5阻尼器活塞，6磁流變液，7永久磁鐵，8隔磁環，9密封端板，10彈簧內側擋板，11彈簧外側擋板，12外管固定擋板，13內管固定擋板，14內管連接板，15外管連接板，16左側彈簧，17右側彈簧。
【具體實施方式】
[0033]為了更清楚地說明本發明，下面結合優選實施例和附圖對本發明做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發明的保護范圍。
[0034]如圖1-圖7所示，一種自復位磁流體阻尼器，包括外管1、內管2、外管內套管3、內管外套管4、阻尼器活塞5、磁流變液6、永久磁鐵7、隔磁環8、密封端板9、左側彈簧16和右側彈簧17，所述外管I的中間的內壁上向內設置有第一凸臺101，所述外管I的兩端向內設置有外管固定擋板12，所述外管固定擋板12為中間開有圓孔的圓形擋板，所述第一凸臺101與外管固定擋板12之間的外管I的內壁上固定設置外管內套管3，所述外管內套管3靠近第一凸臺101的一端設置有第二凸臺301。
[0035]所述外管2兩端設置有與外管固定擋板12相對應的內管固定擋板13，所述外管固定擋板12中間圓孔的直徑大于內管固定擋板13的圓環形外環直徑。所述內管固定擋板13為圓環形擋板，所述內管2的外壁上固定設置內管外套管4，所述內管外套管4的中間設置有第三凸臺401，所述第三凸臺401上中心對稱設置有兩個孔隙402。
[0036]所述第三凸臺401外壁的中心處套設永久磁鐵7，所述永久磁