一种基于可恢复大变形超材料结构的隔振装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于可恢复大变形超材料结构的隔振装置，包括上下依次连接的m个结构相同的结构单元，m≥1；每个结构单元包括多个圆弧形结构的弯杆、底板和安装夹具；弯杆弯曲外侧设置有多个突触；弯杆一端连接安装夹具，另一端抵设在底板上；弯杆上的突触依次排列设置在靠近底板一端；本发明专利技术通过结构设计实现具有较大阻尼的效果，能够用于高温、高压、放射性等恶劣环境，能够在极端条件下长期服役。

A vibration isolation device based on recoverable large deformation super material structure

【技术实现步骤摘要】
一种基于可恢复大变形超材料结构的隔振装置
本专利技术涉及隔振装置，具体涉及一种基于可恢复大变形超材料结构的隔振装置。
技术介绍
橡胶材料具有超弹性和粘弹性特征，能在产生大变形后回复初始构型，被广泛应用于生活起居、医疗卫生、运输物流、工业制造，甚至航空航天等高精尖科技装备。凭借其优秀的力学性能和阻尼效果，橡胶材料成为密封、减振耗能的首选。但是橡胶材料在环境作用下存在明显老化现象继而导致显著的性能劣化，尤其是在高温等极端条件下难以满足长期服役的工程需求。金属材料相较于橡胶材料可以承受更高的温度和外载荷冲击，其构件具有储存和使用寿命长，不易随时间老化等特点。因此由金属材料制成的各种零件能在极端工作环境下维持力学性能稳定，满足特殊工程需求，尤其适用于航空、航天、航海、化工等领域。但是目前还没有任何一种金属材料构件能够具有橡胶材料的性能，没有一种装置在具有良好的阻尼特性的基础上还可以在恶劣环境下长期服役。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的问题，提供一种具有良好阻尼特性，且能够在恶劣环境下长期服役的基于可恢复大变形超材料结构的隔振装置。本专利技术采用的技术方案是：一种基于可恢复大变形超材料结构的隔振装置，包括上下依次连接的m个结构相同的结构单元，m≥1；每个结构单元包括多个圆弧形结构的弯杆、底板和安装夹具；弯杆弯曲外侧设置有多个突触；弯杆一端连接安装夹具，另一端抵设在底板上；弯杆上的突触依次排列设置在靠近底板一端。进一步的，所述弯杆上的突触为半圆形结构，从靠近底板一侧到靠近安装夹具一侧其半径依次减小。进一步的，所述连接夹具为多边形结构，其边数n与弯杆的数量相配合；每个弯杆均对应连接夹具的一条边。进一步的，所述连接夹具每条边对应位置设置有凹槽，弯杆与其连接端设置有与凹槽相配合的卡块。进一步的，所述卡块设置在弯杆圆弧外侧。进一步的，所述底板为圆形结构。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术通过弯杆的弯曲和滑动，可以使结构在压缩载荷下产生较大变形并能卸载后自发回复为初始构型；（2）本专利技术通过带有突触的弯杆上突触与底板之间的滑动摩擦消耗外加载机械能，达到阻尼耗能的效果；（3）本专利技术通过结构设计实现具有较大阻尼的效果，能够用于高温、高压、放射性等恶劣环境，能够在极端条件下长期服役。附图说明图1为本专利技术中弯杆结构示意图，a为主视图，b为左视图，c为俯视图，d为轴测图。图2为本专利技术中底板结构示意图，a为主视图，b为左视图，c为俯视图，d为轴测图。图3为本专利技术中安装夹具结构示意图，a为主视图，b为左视图，c为俯视图，d为轴测图。图4为本专利技术中弯杆和安装夹具组合结构示意图，a为主视图，b为左视图，c为俯视图，d为轴测图。图5为本专利技术装置主视图。图6为本专利技术装置立体结构示意图。图中，1-弯杆，2-底板，3-安装夹具。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步说明。如图1～6所示，一种基于可恢复大变形超材料结构的隔振装置，包括上下依次连接的m个结构相同的结构单元，m≥1；每个结构单元包括多个圆弧形结构的弯杆1、底板2和安装夹具3；弯杆1弯曲外侧设置有多个突触；弯杆1一端连接安装夹具3，另一端抵设在底板2上；弯杆1上的突触依次排列设置在靠近底板2一端。弯杆1上的突触为半圆形结构，从靠近底板2一侧到靠近安装夹具3一侧其半径依次减小。连接夹具3为多边形结构，其边数n与弯杆1的数量相配合；每个弯杆1均对应连接夹具3的一条边。连接夹具3每条边对应位置设置有凹槽，弯杆1与其连接端设置有与凹槽相配合的卡块。卡块设置在弯杆1圆弧外侧。底板2为圆形结构。本专利技术中通过带突触弯杆在载荷作用下的弯曲和滑动失稳降低结构刚度，实现结构能产生较大变形，且在卸载后集合形状可回复，通过变形过程中突触弯杆1和底板2之间的摩擦行为实现结构的隔振耗能。通过压缩过程中带突触弯杆1中突触依次与底板2接触作用，使结构刚度随压缩量增大呈阶梯式上升，伴随阻尼耗能效果的提升，具备自保护作用。可根据服役条件通过设计具有突触弯杆1的几何参数和突触大小进行耗能的优化设计，利用并联的方式增加突触弯杆1数量，通过安装夹具3实现加载。可减轻粘滑现象对结构变形的影响，提高结构的变形过程和耗能行为的稳定性。并且可以通过选用合适的金属材料使结构在高温、高湿、放射性等恶劣环境中具有较好的耐久性，克服传统耗能材料难以在极端条件下长期服役的局限性。本专利技术通过结构设计满足隔振器件要求，使其结构刚度可控，即随压缩量的增大呈阶梯式上升，伴随阻尼耗能效果的提升，可更好的根据服役条件进行能量耗散的优化设计，结构具有自保护机理。通过分段控制带突触弯杆1的结合参数和突触的排布方式，使带突触弯杆1在载荷作用下产生弯曲变形和横向滑动，降低结构刚度。同时通过设计保证金属材料始终在外载荷下处于弹性范围内工作，实现构件在多次加卸载下能回复初始形状的能力。结构变形过程中通过带突触弯杆1的突触与底板2摩擦起到隔振耗能的作用，并能调整摩擦行为进行优化设计。通过调整弯杆1中突触的数量、位置和形状，让带突触弯杆1在压缩过程中突触依次从外端部与底板2进行接触，伴随结构刚度的阶梯式上升，实现变阻尼和自保护作用。可以通过3D打印方式制备，通过几何约束的方式使安装夹具3对带突触弯杆1连接从而实现外部加载。使用时对弯杆1上端施加振动或压缩载荷，结构运动过程中带突触弯杆1中的突触与底板2发生摩擦实现能量耗散。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于可恢复大变形超材料结构的隔振装置，其特征在于，包括上下依次连接的m个结构相同的结构单元，m≥1；每个结构单元包括多个圆弧形结构的弯杆(1)、底板(2)和安装夹具(3)；弯杆(1)弯曲外侧设置有多个突触；弯杆(1)一端连接安装夹具(3)，另一端抵设在底板(2)上；弯杆(1)上的突触依次排列设置在靠近底板(2)一端。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于可恢复大变形超材料结构的隔振装置，其特征在于，包括上下依次连接的m个结构相同的结构单元，m≥1；每个结构单元包括多个圆弧形结构的弯杆(1)、底板(2)和安装夹具(3)；弯杆(1)弯曲外侧设置有多个突触；弯杆(1)一端连接安装夹具(3)，另一端抵设在底板(2)上；弯杆(1)上的突触依次排列设置在靠近底板(2)一端。


2.根据权利要求1所述的一种基于可恢复大变形超材料结构的隔振装置，其特征在于，所述弯杆(1)上的突触为半圆形结构，从靠近底板(2)一侧到靠近安装夹具(3)一侧其半径依次减小。


3.根据权利要求1所述的一种基于可恢复大变形超材...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨卓然，孙煜洲，程前，蒋晗，夏炎，王丽，朱忠猛，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51