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本发明公开了一种改变表面体型的自立式高耸结构智能破涡装置,包括主结构,所述主结构上通过转动节点连接有叶片,所述叶片与驱动层一端相连,所述驱动层的另一端与所述主结构相连,所述驱动层两侧包裹有环境层和保护层。本发明充分利用了空气动力学原理和形状记忆合金等智能驱动材料的独特性能,既可利用利用超弹性特性,无需外加能源自适应地在特定风速下改变叶片形态;又可利用形状记忆效应,通过外加能源智能改变叶片形态;在风速降低后,利用驱动层材料的自恢复能力,叶片恢复初始形态。该装置能够在涡激共振风速时破坏涡脱,又能在较大风速时改变结构表面体型,从而一定程度上降低风荷载对自立式高耸结构的不利影响。

自立式高耸结构是社会生产生活中广泛应用的结构形式，随着国民经济的不断发展，风力发电塔、自立式输电线塔、高耸烟囱等结构逐渐增多，并且越来越往高柔方向发展。由于断面往往为圆形或近似圆形的多边形，细长的结构形式使得它们极易发生涡激共振，从而使其长期处于往复应力的工作状态，在未达到其极限荷载的情况下，就极有可能发生疲劳损伤导致的破坏，造成极大的经济损失。因此，采取措施减轻风致振动的影响成为这类结构设计的关键之一。

自立式高耸结构是社会生产生活中广泛应用的结构形式，随着国民经济的不断发展，风力发电塔、自立式输电线塔、高耸烟囱等结构逐渐增多，并且越来越往高柔方向发展。由于断面往往为圆形或近似圆形的多边形，细长的结构形式使得它们极易发生涡激共振，从而使其长期处于往复应力的工作状态，在未达到其极限荷载的情况下，就极有可能发生疲劳损伤导致的破坏，造成极大的经济损失。因此，采取措施减轻风致振动的影响成为这类结构设计的关键之一。

目前，较为常用的手段是采用调频阻尼器来抑制这类结构过大的振动响应，如调频质量阻尼器（Tuned Mass Damper, TMD）、调频液体阻尼器（Tuned Liquid Damper, TMD）和调频液柱阻尼器（Tuned Liquid Column Damper, TMD）。然而，这类装置在地震灾害下往往不能发挥作用，有时反而由于附加了过大的质量而造成了地震响应的增大，给结构带来更大的损伤。除了这类振动控制技术以外，空气动力学措施是抑制涡激共振的另一个重要思路，其理念是通过一些措施改变结构外形，从而使得导致涡振的漩涡脱落无法发生，由此而产生了工程中常用的直板型和螺旋型破风圈。然而，这些破风圈尽管有效地降低了横风向的涡激振动，但却将结构在顺风向的体形系数增大了20%左右，导致飓风来临时顺风向振动响应显著增大，从而有可能导致结构损伤乃至倒塌。

因此，如何充分利用破风圈抑制涡激振动的优势，并减小其顺风向对体形系数的放大作用具有一定的实际意义。本发明旨在利用形状记忆合金等智能材料的独特性能，设计一种可根据风场环境智能改变结构体型的智能破涡装置。

陈鑫 毛小勇 王亚伟 李爱群苏州科技大学(Suzhou University of Science and Technology)，简称苏科大，地处中国历史文化名城、素有“人间天堂”美誉的古城苏州，毗邻石湖水，坐拥上方山，校园环境优美，风景迤逦。是一所中央与地方共建、江苏省与苏州市共建、以江苏省管理为主的综合类普通高等院校。学校拥有十大学科门类，是一所工、理、文、管、艺等多学科协调发展、特色鲜明的综合类大学。

本发明的有益效果:

本发明充分利用了空气动力学原理和形状记忆合金等智能驱动材料的独特性能，既可利用利用超弹性特性，无需外加能源自适应地在特定风速下改变叶片形态；又可利用形状记忆效应，通过外加能源智能改变叶片形态；在风速降低后，利用驱动层材料的自恢复能力，叶片恢复初始形态。该装置能够在涡激共振风速时破坏涡脱，又能在较大风速时改变结构表面体型，从而一定程度上降低风荷载对自立式高耸结构的不利影响。

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