一种基于自恢复三稳态系统

1.本发明涉及防震技术领域，尤其涉及一种基于自恢复三稳态系统。


背景技术：

2.我国多地处于地震频发地带，一次大地震对传统建筑造成破坏是巨大的，提高建筑抗震能力是亟需解决的问题，直接关系到建筑的可靠性和安全性。尽管如今科技发展迅速，但关于地震的震级、震中和发生时间还是无法得到准确预测。强震作用下结构构件会发生破坏甚至最终导致结构整体倒塌，造成经济损失和人员伤亡。地震不仅对建筑和基础设施等造成直接经济损失，还会在暂时停产或减产等方面造成间接经济损失。即使如今的抗震技术有着较好的发展，房屋的抗震性能得到有效提高，使得地震造成人员伤亡的情况有所好转，但一次地震所造成的经济损失和社会影响仍然是巨大的。因此，在建筑过程中考虑其结构具备一定的抗震性能和震后修复性能是不可或缺的。当今具有耗能减震作用的阻尼器受到行内的广泛认同，其中的金属阻尼器因其耗能能力强、性能优越以及安装替换方便等优点，在工程中得到了广泛的运用。但是传统的金属阻尼器主要是依靠其耗能构件发生反复的塑性变形来消耗外部输入的能量来保护主体，金属阻尼器的耗能性能受材料限制，在结构应用中的减震效果非常有限，且无法有效地控制房屋的震后残余变形。因此传统的金属阻尼器不能从根本上解决问题。而本发明结合机械超材料的设计理念，提出一种基于自恢复三稳态结构的耗能减震装置，该装置就能解决上述提到的结构抗震的两大难题。具体是通过阻尼器结构的多稳态设计，使结构具有稳态间的切换性能，使阻尼器能在受外荷载作用下发生较大的变形来更高效地消耗外部输入的能量，以此来提高主体结构的抗震性能；此外还加入结构的自动复位功能，极大地降低了结构的震后残余变形，能有效提高结构的震后可修复性。
3.在现有的阻尼器中，金属阻尼器是一种制造成本低、滞回性能稳定、耗能能力高、性能优越以及安装替换方便等特点的减震器，可以有效地消耗地震输入的能量，降低结构的地震反应。金属阻尼器的耗能原理是阻尼器会先于结构进入塑性阶段，其内部的耗能构件发生塑性变形来消耗输入主体结构的能量来保护结构受到破坏。而传统的金属阻尼器受耗能构件限制，普遍难以达到高效的抗震效果，且疲劳性能差，震后需要经常更换，否则可能会受到余震等威胁，再者传统的金属阻尼器通常在地震作用后都具有较大的残余变形，导致结构在震后难以修复。
4.此外，尽管国内外的研究人员对金属阻尼器进行了大量的优化研究，但这些优化多数只是在对原有阻尼器的耗能材料的替换或是材料的尺寸、外形和变形方式的设计上。优化后的金属阻尼器耗能性能提高并不明显，还加大了阻尼器的造价和制作难度。基于自恢复三稳态结构的金属阻尼器与传统阻尼器相比，其利用自身稳态的切换允许结构发生较大的变形，实现了更加高效的耗能性能，降低结构的地震反应。而利用阻尼器结构的自恢复性，不仅使得阻尼器具备快速响应、重复利用的特点，还极大地降低结构的震后残余变形，有效提高结构的可修复性。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于自恢复三稳态系统，解决现有背景技术中提到的技术问题。基于自恢复三稳态结构的能量消耗装置的研发目的是为了在原有的金属阻尼器上进行优化设计，使其具有更加高效的能量耗散性能，同时具备降低结构的残余变形能力，最终解决建筑结构抗震性能不高和震后修复难度大的问题。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
7.实施例1：
8.一种基于自恢复三稳态系统，包括压缩型元件和拉伸型元件，压缩型元件的一端与和拉伸型元件的一端连接，压缩型元件和拉伸型元件设置在同一条直线上，当外部产生压缩压力时，压缩型元件压缩变形吸收外部的压缩压力的能量，外部压缩压力消失时，压缩型元件自动恢复原来的状态，当外部产生拉伸拉力时，拉伸型元件拉伸变形吸收外部的拉伸拉力的能量，外部拉伸拉力消失时，拉伸型元件自动恢复原来的状态。
9.进一步地，压缩型元件包括压缩型元件内置滑块、压缩型元件滑动变形杆装置、压缩型元件压缩弹簧和压缩型元件套筒，压缩型元件压缩弹簧设置在压缩型元件套筒的内部，压缩型元件压缩弹簧的一端与压缩型元件套筒的内侧底部连接，压缩型元件压缩弹簧的另一端与压缩型元件内置滑块连接，压缩型元件内置滑块设置在压缩型元件套筒内滑动设置，压缩型元件滑动变形杆装置的一端与压缩型元件内置滑块连接，压缩型元件滑动变形杆装置的另一端与压缩型元件套筒的外部连接。
10.进一步地，压缩型元件滑动变形杆装置包括压缩型元件柔性杆、压缩型元件侧边凸墩、压缩型元件受力滑道和压缩型元件滚动轴承，压缩型元件侧边凸墩设置在压缩型元件套筒的两侧，压缩型元件受力滑道设置在压缩型元件侧边凸墩上，压缩型元件滚动轴承设置在压缩型元件柔性杆的两端，且压缩型元件滚动轴承设置在压缩型元件受力滑道内，压缩型元件柔性杆的中部位置与压缩型元件内置滑块连接。
11.进一步地，压缩型元件柔性杆设置为框型结构，框型结构包括两条压缩型元件竖直杆和压缩型元件横杆，压缩型元件横杆的两端分别与两条压缩型元件竖直杆的一端连接，两条压缩型元件竖直杆的另一端均与压缩型元件滚动轴承连接，并设置在压缩型元件受力滑道内。
12.进一步地，压缩型元件受力滑道设置为半圆形凹槽结构，初始状态时，压缩型元件滚动轴承设置在半圆形凹槽结构的左端。
13.进一步地，拉伸型元件包括拉伸型元件滑块、拉伸型元件套筒、拉伸型元件滑动变形杆装置和拉伸型元件拉伸弹簧，拉伸型元件拉伸弹簧设置在拉伸型元件套筒的内部，拉伸型元件拉伸弹簧的一端与拉伸型元件套筒的内侧底部连接，拉伸型元件拉伸弹簧的另一端与拉伸型元件滑块连接，拉伸型元件滑块设置在拉伸型元件套筒内滑动设置，拉伸型元件滑动变形杆装置的一端与拉伸型元件滑块连接，拉伸型元件滑动变形杆装置的另一端与拉伸型元件套筒的外部连接。
14.进一步地，拉伸型元件滑动变形杆装置包括拉伸型元件柔性杆、拉伸型元件侧边凸墩、拉伸型元件受力滑道和拉伸型元件滚动轴承，拉伸型元件侧边凸墩设置在拉伸型元件套筒的两侧，拉伸型元件受力滑道设置在拉伸型元件侧边凸墩上，拉伸型元件滚动轴承设置在拉伸型元件柔性杆的两端，且拉伸型元件滚动轴承设置在拉伸型元件受力滑道内，
拉伸型元件柔性杆的中部位置与拉伸型元件滑块连接。
15.进一步地，拉伸型元件柔性杆的结构与压缩型元件柔性杆的结构相同，拉伸型元件柔性杆和压缩型元件柔性杆均由记忆金属制成。
16.进一步地，拉伸型元件受力滑道设置为半圆形凹槽结构，初始状态时，拉伸型元件滚动轴承设置在半圆形凹槽结构的右端。
17.一种基于自恢复三稳态系统，包括内置滑块、套筒、柔性杆、侧边凸墩、滚动轴承、压缩受力滑道、拉伸受力滑道、套筒和弹簧，弹簧设置在套筒的内部，且弹簧的一端与套筒内侧底部连接，弹簧的另一端与内置滑块的一端连接，内置滑块设置在套筒内可滑动设置，侧边凸墩设置在套筒的两侧，压缩受力滑道和拉伸受力滑道均设置在侧边凸墩上，且压缩受力滑道与拉伸受力滑道连通设置，滚动轴承设置在压缩受力滑道与拉伸受力滑道的连通处，且滚动轴承可在压缩受力滑道或者拉伸受力滑道内滑动设置，柔性杆的两端均与滚动轴承连接，柔性杆的中部位置与内置滑块连接，当外部产生压缩压力时，滚动轴承向压缩受力滑道的右端移动，柔性杆压缩变形吸收外部的压缩压力的能量，外部压缩压力消失时，柔性杆自动恢复原来的状态，当外部产生拉伸拉力时，滚动轴承向拉伸受力滑道的左侧移动，柔性杆拉伸变形吸收外部的拉伸拉力的能量，外部拉伸拉力消失时，柔性杆自动恢复原来的状态。
18.本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
19.本发明具有耗能能力强、性能优越、成本低廉、安装方便等特点，对传统的金属阻尼器装置进行了优化，使其具备了多稳态切换和结构复位性能，结构的多稳态切换允许结构发生较大变形，使得结构获得更大的滞回变形来耗散外部输入能量，稳态的来回切换中存在的不稳定位移，也使得结构的耗能性能得到有效提高，从而实现更有效的降低结构的地震响应。另外结构的复位设计，可以让结构在震后恢复原状，使得结构能快速反应进入下一次承载，还极大地降低震后结构的残余变形。而具备结构的多稳态变形和复位性能设计，非常适合应用到结构的抗震上，既可以有效地提高结构的抗震耗能性能，又能提高结构的可修复性。
附图说明
20.图1是本发明三稳态系统第一实施例结构示意图；
21.图2是本发明三稳态系统第二实施例结构示意图；
22.图3是本发明压缩型双稳态元件受载变形过程图；
23.图4是本发明压缩型双稳态元件复位过程图；
24.图5是本发明三稳态系统第一实施例结构稳态切换示意图；
25.图6是本发明三稳态系统第一实施例结构布设方式图；
26.图7是本发明压缩型双稳态元件外荷载作用示意图；
27.图8是本发明压缩型双稳态元件弹簧的受力历程图；
28.图9是本发明柔性杆的受力历程图。
29.附图中，1-压缩型元件外部连接件，2-压缩型元件内置滑块，3-压缩型元件柔性杆，4-压缩型元件侧边凸墩，5-压缩型元件受力滑道，6-压缩型元件滚动轴承，7-压缩型元件压缩弹簧，8-压缩型元件套筒，9-拉伸型元件部连接件，10-拉伸型元件滑块，11-拉伸型
元件套筒，12-拉伸型元件侧边凸墩，13-拉伸型元件滚动轴承，14-拉伸型元件受力滑道，15-拉伸型元件拉伸弹簧，16-外部连接件，17-内置滑块，18-套筒前端，19-柔性杆，20-侧边凸墩，21-滚动轴承，22-压缩受力滑道，23-拉伸受力滑道，24-套筒，25-弹簧，26-拉伸型元件柔性杆。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
31.如图1和图3-9所示，一种基于自恢复三稳态系统，包括压缩型元件和拉伸型元件，压缩型元件的一端与和拉伸型元件的一端连接，压缩型元件和拉伸型元件设置在同一条直线上，当外部产生压缩压力时，压缩型元件压缩变形吸收外部的压缩压力的能量，外部压缩压力消失时，压缩型元件自动恢复原来的状态，当外部产生拉伸拉力时，拉伸型元件拉伸变形吸收外部的拉伸拉力的能量，外部拉伸拉力消失时，拉伸型元件自动恢复原来的状态。压缩型元件作用是结构受压力作用时发生变形，拉伸型元件受拉力作用时发生变形。
32.本发明实施例中，压缩型元件包括压缩型元件内置滑块2、压缩型元件滑动变形杆装置、压缩型元件压缩弹簧7和压缩型元件套筒8，压缩型元件压缩弹簧7设置在压缩型元件套筒8的内部，压缩型元件压缩弹簧7的一端与压缩型元件套筒8的内侧底部连接，压缩型元件压缩弹簧7的另一端与压缩型元件内置滑块2连接，压缩型元件内置滑块2设置在压缩型元件套筒8内滑动设置，压缩型元件滑动变形杆装置的一端与压缩型元件内置滑块2连接，压缩型元件滑动变形杆装置的另一端与压缩型元件套筒8的外部连接。
33.滑块两端焊接两根柔性杆，其中的柔性杆是实现在两个稳态间切换的关键部件，按结构耗能需求需要设计不同程度的弯曲变形，故该部分材料选择要求能发生较大程度变形、且卸载后可恢复原状的材料，应优先考虑记忆金属，其次为软钢。滑块材料选择具有足够强度的方钢即可；2.外套筒组件由套筒和约束弯曲构件组成，可分别制作后再进行焊接，两者材料都需要具备不易变形的特性，材料可选择具有足够强度和刚度的硬钢；3.弹簧设置有拉伸弹簧和压缩弹簧两类，形状选择环形弹簧，材料选用碳素钢，该材料具有较好的弹性极限；4.外部连接件，为便于加入或替换到主体结构中，与主体结构连接的构件；5.滚动轴承，该部分设置在柔性杆的末端，与约束弯曲构件接触，目的是避免柔性杆与约束弯曲构件发生摩擦损坏。由上述构件组成三稳态的两部分元件，分别为压缩型双稳态元件和拉伸型双稳态元件。压缩型双稳态元件由外部连接件、滚动轴承、滑动组件、外套筒组件和压缩弹簧组成。
34.本发明实施例中，压缩型元件滑动变形杆装置包括压缩型元件柔性杆3、压缩型元件侧边凸墩4、压缩型元件受力滑道5和压缩型元件滚动轴承6，压缩型元件侧边凸墩4设置在压缩型元件套筒8的两侧，压缩型元件受力滑道5设置在压缩型元件侧边凸墩4上，压缩型元件滚动轴承6设置在压缩型元件柔性杆3的两端，且压缩型元件滚动轴承6设置在压缩型元件受力滑道5内，压缩型元件柔性杆3的中部位置与压缩型元件内置滑块2连接。
35.受外部压力作用，滑动组件和套筒组件相对于对方方向，发生移动。过程中柔性杆
和弹簧由两者作用发生变形。其中弹簧由滑块和套筒挤压作用，整个过程保持着压缩变形u。而弹簧对两端也产生一个向外的反作用张力，如图8所示，该元件在整个受力过程中，随着外荷载f的增大，u也随之增大，而弹簧的反作用张力也增大。
36.而随着滑块组件和套筒组件的相对移动，柔性杆与约束弯曲构件接触的同时受其约束发生弯曲变形，过程如图9所示，过程中，柔性杆受到约束弯曲构件的一个反作用力f2，如图7所示，f2是以约束弯曲构件的半圆凹槽的圆心为中心的背心力f2，作用到柔性杆杆端后分别形成一个反向的水平力fx和一个使柔性杆发生弯曲的竖向力fy。背心力f2的方向也随着杆端位移发生变换，可见，初始角度θ必须设置合适，才便于柔性杆发生弯曲。
37.当外部荷载开始卸载，由于弹簧的反作用力存在，结构开始发生复位。过程中，外部荷载与弹簧的反作用力反向相同，但是两者都是个递减过程，同理约束弯曲构件对柔性杆的反作用力反向变化的顺序也是相同。
38.以结构受压力为例，外部荷载作用到框架结构上，框架结构通过刚体杆与压缩型双稳态元件两端连接，将外荷载传递到压缩型双稳态元件的两端，此时，该元件受压力作用，左侧压力通过外部连接件传递到内置滑块上，滑块再将力传递到柔性杆上，此时整个左侧滑块组受到一个向右的力，同理右侧套筒组整体受到一个向左的力，如图7所示。
39.本发明实施例中，压缩型元件柔性杆3设置为框型结构，框型结构包括两条压缩型元件竖直杆和压缩型元件横杆，压缩型元件横杆的两端分别与两条压缩型元件竖直杆的一端连接，两条压缩型元件竖直杆的另一端均与压缩型元件滚动轴承6连接，并设置在压缩型元件受力滑道5内。
40.本发明实施例中，压缩型元件受力滑道5设置为半圆形凹槽结构，初始状态时，压缩型元件滚动轴承6设置在半圆形凹槽结构的左端。
41.工作机制介绍：当装置受到外荷载作用时，装置内部之一的双稳态元件上的滑动组件与外套筒组件会在外荷载作用下发生相对滑移，在此过程中，弹簧和柔性杆受约束发生变形，提供耗能作用。当外荷载持续增大到某个值(稳态临界荷载)时，滑动组件与外套筒组件会发生一个较大的不稳定滑移，使得结构具有更加高效的滞回变形；当结构上的外荷载开始卸载，此时弹簧提供一个反作用力，使滑动组件与外套筒组件再次发生复位滑移的同时，带动柔性杆发生变形，最终结构恢复原状，此过程同样存在一个不稳定位移。自恢复三稳态耗能装置由两类双稳态元件设计连接而成，同时具备在受拉和受压状态下，都能发生较大的位移，使其更为有效耗散外部输入的能量，在结构拉力或压力卸载后具有复位性能，不仅能快速响应，还能极大地降低结构残余变形。
42.所提出的发明中，结构稳态间切换的实现是通过设置柔性杆和约束弯曲构件的特殊连接来实现的，以其中的压缩性双稳态元件受压力作用为例，当压力作用在压缩型双稳态元件上，随着压力增大，滑动组件向外套筒组件方向发生滑移，在此过程中，柔性杆受约束弯曲构件作用，向下发生弯曲变形，而弹簧受滑动组件和外套筒组件挤压发生压缩变形。在压力持续增大的过程中，柔性杆杆端从初始位置(约束弯曲构件圆形孔的左端)开始移动到最终位置(约束弯曲构件圆形孔的右端)，相对滑移停止，结构进入第二稳态继续承压。在压力卸载的过程中，由于弹簧处于压缩状态，对两侧的组件提供张力，使结构发生复位的相对滑移，同时再次带动柔性杆发生弯曲变形，最终柔性杆恢复到初始位置，相对滑动结束，全变形过程如图3所示；同理，拉伸型双稳态元件在拉力下的耗能过程与前者相似，只是受
力和相对滑动的反向相反，而由这两类双稳态元件阻尼设计连接得到的三稳态结构，便同时具备在受拉和受压状态下都能发生稳态切换及结构自恢复性能，在受压力时，结构中的压缩型双稳态元件发生稳态切换，在受拉力时，结构中的拉伸型双稳态元件发生稳态切换，如图4所示。三稳态耗能装置需要对其中的柔性杆和弹簧的刚度比和变形比的调整来实现稳态的切换及结构的复位性能。
43.本发明实施例中，拉伸型元件包括拉伸型元件滑块10、拉伸型元件套筒11、拉伸型元件滑动变形杆装置和拉伸型元件拉伸弹簧15，拉伸型元件拉伸弹簧15设置在拉伸型元件套筒11的内部，拉伸型元件拉伸弹簧15的一端与拉伸型元件套筒11的内侧底部连接，拉伸型元件拉伸弹簧15的另一端与拉伸型元件滑块10连接，拉伸型元件滑块10设置在拉伸型元件套筒11内滑动设置，拉伸型元件滑动变形杆装置的一端与拉伸型元件滑块10连接，拉伸型元件滑动变形杆装置的另一端与拉伸型元件套筒11的外部连接。
44.本发明实施例中，拉伸型元件滑动变形杆装置包括拉伸型元件柔性杆26、拉伸型元件侧边凸墩12、拉伸型元件受力滑道14和拉伸型元件滚动轴承13，拉伸型元件侧边凸墩12设置在拉伸型元件套筒11的两侧，拉伸型元件受力滑道14设置在拉伸型元件侧边凸墩12上，拉伸型元件滚动轴承13设置在拉伸型元件柔性杆26的两端，且拉伸型元件滚动轴承13设置在拉伸型元件受力滑道14内，拉伸型元件柔性杆26的中部位置与拉伸型元件滑块10连接。
45.本发明实施例中，拉伸型元件柔性杆26的结构与压缩型元件柔性杆3的结构相同，拉伸型元件柔性杆26和压缩型元件柔性杆3均由记忆金属制成。拉伸型元件受力滑道14设置为半圆形凹槽结构，初始状态时，拉伸型元件滚动轴承13设置在半圆形凹槽结构的右端。
46.该系统应用抗震中，如图6所示，，将多稳态结构和传统的金属阻尼器结合到一起，应用到结构抗震中，基于结构的多稳态切换来获得更高效的耗能性能，实现更多的为主体结构消耗外部输入的能量，并通过调整结构参数获得结构的复位性能，极大降低了整个结构的残余变形，使整个体系具有较好的可修复性。
47.该多稳态阻尼器的布设方式可按图6所示，将阻尼器的两端通过外部连接件连接到框架结构对角位置的两端，当外力作用到框架上，通过框架传导到阻尼器上的力是一个相对于阻尼器的轴向力。以轴向压力为例，当轴向压力作用到三稳态阻尼器上，阻尼器中的压缩型双稳态元件发生结构内部变形，而压力下的拉伸型双稳态元件整体结构保持不变，所以压力作用下，拉伸型阻尼器相对于整个结构来说是一个钢体，外部压力直接通过它传递到压缩性双稳态元件的两端。故外部压力是由压缩型双稳态元件进行耗能。
48.实施例2：
49.一种基于自恢复三稳态系统，如图2所示，包括内置滑块17、套筒18、柔性杆19、侧边凸墩20、滚动轴承21、压缩受力滑道22、拉伸受力滑道23、套筒24和弹簧25，弹簧25设置在套筒24的内部，且弹簧25的一端与套筒24内侧底部连接，弹簧25的另一端与内置滑块17的一端连接，内置滑块17设置在套筒24内可滑动设置，侧边凸墩20设置在套筒24的两侧，压缩受力滑道22和拉伸受力滑道23均设置在侧边凸墩20上，且压缩受力滑道22与拉伸受力滑道23连通设置，滚动轴承21设置在压缩受力滑道22与拉伸受力滑道23的连通处，且滚动轴承21可在压缩受力滑道22或者拉伸受力滑道23内滑动设置，柔性杆19的两端均与滚动轴承21连接，柔性杆19的中部位置与内置滑块17连接，当外部产生压缩压力时，滚动轴承21向压缩
受力滑道22的右端移动，柔性杆19压缩变形吸收外部的压缩压力的能量，外部压缩压力消失时，柔性杆19自动恢复原来的状态，当外部产生拉伸拉力时，滚动轴承21向拉伸受力滑道23的左侧移动，柔性杆19拉伸变形吸收外部的拉伸拉力的能量，外部拉伸拉力消失时，柔性杆19自动恢复原来的状态。当耗能要求低的情况下，我们可以考虑使用同时具备拉伸和压缩的弹簧，通过改变约束弯曲构件的开孔形式来实现单元件的三稳态功能，内置滑块17在套筒前端18的出口来回滑动设置。
50.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于自恢复三稳态系统，其特征在于：包括压缩型元件和拉伸型元件，压缩型元件的一端与和拉伸型元件的一端连接，压缩型元件和拉伸型元件设置在同一条直线上，当外部产生压缩压力时，压缩型元件压缩变形吸收外部的压缩压力的能量，外部压缩压力消失时，压缩型元件自动恢复原来的状态，当外部产生拉伸拉力时，拉伸型元件拉伸变形吸收外部的拉伸拉力的能量，外部拉伸拉力消失时，拉伸型元件自动恢复原来的状态。2.根据权利要求1所述的一种基于自恢复三稳态系统，其特征在于：压缩型元件包括压缩型元件内置滑块(2)、压缩型元件滑动变形杆装置、压缩型元件压缩弹簧(7)和压缩型元件套筒(8)，压缩型元件压缩弹簧(7)设置在压缩型元件套筒(8)的内部，压缩型元件压缩弹簧(7)的一端与压缩型元件套筒(8)的内侧底部连接，压缩型元件压缩弹簧(7)的另一端与压缩型元件内置滑块(2)连接，压缩型元件内置滑块(2)设置在压缩型元件套筒(8)内滑动设置，压缩型元件滑动变形杆装置的一端与压缩型元件内置滑块(2)连接，压缩型元件滑动变形杆装置的另一端与压缩型元件套筒(8)的外部连接。3.根据权利要求2所述的一种基于自恢复三稳态系统，其特征在于：压缩型元件滑动变形杆装置包括压缩型元件柔性杆(3)、压缩型元件侧边凸墩(4)、压缩型元件受力滑道(5)和压缩型元件滚动轴承(6)，压缩型元件侧边凸墩(4)设置在压缩型元件套筒(8)的两侧，压缩型元件受力滑道(5)设置在压缩型元件侧边凸墩(4)上，压缩型元件滚动轴承(6)设置在压缩型元件柔性杆(3)的两端，且压缩型元件滚动轴承(6)设置在压缩型元件受力滑道(5)内，压缩型元件柔性杆(3)的中部位置与压缩型元件内置滑块(2)连接。4.根据权利要求3所述的一种基于自恢复三稳态系统，其特征在于：压缩型元件柔性杆(3)设置为框型结构，框型结构包括两条压缩型元件竖直杆和压缩型元件横杆，压缩型元件横杆的两端分别与两条压缩型元件竖直杆的一端连接，两条压缩型元件竖直杆的另一端均与压缩型元件滚动轴承(6)连接，并设置在压缩型元件受力滑道(5)内。5.根据权利要求4所述的一种基于自恢复三稳态系统，其特征在于：压缩型元件受力滑道(5)设置为半圆形凹槽结构，初始状态时，压缩型元件滚动轴承(6)设置在半圆形凹槽结构的左端。6.根据权利要求5所述的一种基于自恢复三稳态系统，其特征在于：拉伸型元件包括拉伸型元件滑块(10)、拉伸型元件套筒(11)、拉伸型元件滑动变形杆装置和拉伸型元件拉伸弹簧(15)，拉伸型元件拉伸弹簧(15)设置在拉伸型元件套筒(11)的内部，拉伸型元件拉伸弹簧(15)的一端与拉伸型元件套筒(11)的内侧底部连接，拉伸型元件拉伸弹簧(15)的另一端与拉伸型元件滑块(10)连接，拉伸型元件滑块(10)设置在拉伸型元件套筒(11)内滑动设置，拉伸型元件滑动变形杆装置的一端与拉伸型元件滑块(10)连接，拉伸型元件滑动变形杆装置的另一端与拉伸型元件套筒(11)的外部连接。7.根据权利要求6所述的一种基于自恢复三稳态系统，其特征在于：拉伸型元件滑动变形杆装置包括拉伸型元件柔性杆(26)、拉伸型元件侧边凸墩(12)、拉伸型元件受力滑道(14)和拉伸型元件滚动轴承(13)，拉伸型元件侧边凸墩(12)设置在拉伸型元件套筒(11)的两侧，拉伸型元件受力滑道(14)设置在拉伸型元件侧边凸墩(12)上，拉伸型元件滚动轴承(13)设置在拉伸型元件柔性杆(26)的两端，且拉伸型元件滚动轴承(13)设置在拉伸型元件受力滑道(14)内，拉伸型元件柔性杆(26)的中部位置与拉伸型元件滑块(10)连接。8.根据权利要求7所述的一种基于自恢复三稳态系统，其特征在于：拉伸型元件柔性杆
(26)的结构与压缩型元件柔性杆(3)的结构相同，拉伸型元件柔性杆(26)和压缩型元件柔性杆(3)均由记忆金属制成。9.根据权利要求8所述的一种基于自恢复三稳态系统，其特征在于：拉伸型元件受力滑道(14)设置为半圆形凹槽结构，初始状态时，拉伸型元件滚动轴承(13)设置在半圆形凹槽结构的右端。10.一种基于自恢复三稳态系统，其特征在于：包括内置滑块(17)、柔性杆(19)、侧边凸墩(20)、滚动轴承(21)、压缩受力滑道(22)、拉伸受力滑道(23)、套筒(24)和弹簧(25)，弹簧(25)设置在套筒(24)的内部，且弹簧(25)的一端与套筒(24)内侧底部连接，弹簧(25)的另一端与内置滑块(17)的一端连接，内置滑块(17)设置在套筒(24)内可滑动设置，侧边凸墩(20)设置在套筒(24)的两侧，压缩受力滑道(22)和拉伸受力滑道(23)均设置在侧边凸墩(20)上，且压缩受力滑道(22)与拉伸受力滑道(23)连通设置，滚动轴承(21)设置在压缩受力滑道(22)与拉伸受力滑道(23)的连通处，且滚动轴承(21)可在压缩受力滑道(22)或者拉伸受力滑道(23)内滑动设置，柔性杆(19)的两端均与滚动轴承(21)连接，柔性杆(19)的中部位置与内置滑块(17)连接，当外部产生压缩压力时，滚动轴承(21)向压缩受力滑道(22)的右端移动，柔性杆(19)压缩变形吸收外部的压缩压力的能量，外部压缩压力消失时，柔性杆(19)自动恢复原来的状态，当外部产生拉伸拉力时，滚动轴承(21)向拉伸受力滑道(23)的左侧移动，柔性杆(19)拉伸变形吸收外部的拉伸拉力的能量，外部拉伸拉力消失时，柔性杆(19)自动恢复原来的状态。

技术总结
本发明提供一种基于自恢复三稳态系统，属于防震技术领域，包括压缩型元件和拉伸型元件，压缩型元件的一端与和拉伸型元件的一端连接，压缩型元件和拉伸型元件设置在同一条直线上。本发明具有耗能能力强、性能优越、成本低廉、安装方便等特点，对传统的金属阻尼器装置进行了优化，使其具备了多稳态切换和结构复位性能，结构的多稳态切换允许结构发生较大变形，使得结构获得更大的滞回变形来耗散外部输入能量，稳态的来回切换中存在的不稳定位移，也使得结构的耗能性能得到有效提高，从而实现更有效的降低结构的地震响应。更有效的降低结构的地震响应。更有效的降低结构的地震响应。


技术研发人员：李红豫 张璐 曾祥兴 陈婧嫕
受保护的技术使用者：桂林理工大学
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/8/1