本发明专利技术涉及振子弹簧结构、利用屈曲结构构建的共振单元体和超材料，振子弹簧结构包括内壁、外壁和屈曲梁，所述内壁和外壁均呈圆环形，所述内壁同轴套设在所述外壁内且与外壁之间形成均匀的环形间隙，所述环形间隙内设有多个屈曲梁，所述屈曲梁的两端分别与所述内壁的外表面和外壁的内表面固定连接，多个所述屈曲梁均沿逆时针方向或均顺时针方向倾斜布置。本发明专利技术的振子弹簧结构，结构简单，通过屈曲梁的结构屈曲，能够实现与振子弹簧结构所连接的振子和主结构的刚度变化，可以调节整个减振系统的带隙频率、带隙宽度和减振性能，实现轴向方向的减振。的减振。的减振。
【技术实现步骤摘要】
振子弹簧结构、利用屈曲结构构建的共振单元体和超材料
[0001]本专利技术涉及振动控制领域，尤其是涉及一种振子弹簧结构、利用屈曲结构构建的共振单元体和超材料。
技术介绍
[0002]精密仪器仪表的加工制造对振动控制提出了更为严苛的要求。常见的振动控制方式包含吸振、隔振、阻尼、消振等。通过局域共振结构进行减振则是21世纪初提出的新方法。该方法克服了布拉格条件(即声子晶体的晶格尺寸要大于波长的一半才能获得带隙)的限制，可在小晶格尺寸条件下实现低频率带隙。但为了获得更低的减振带隙，传统局域共振结构中的振子质量会变得很大且连接刚度也会很小，这使得整个结构变得笨重且过软。
技术实现思路
[0003]本专利技术为了解决现有技术存在技术问题的一种或几种，提供了一种振子弹簧、利用屈曲结构构建的共振单元体和超材料。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：振子弹簧结构，包括内壁、外壁和屈曲梁，所述内壁和外壁均呈圆环形，所述内壁同轴套设在所述外壁内且与外壁之间形成均匀的环形间隙，所述环形间隙内设有多个屈曲梁，所述屈曲梁的两端分别与所述内壁的外表面和外壁的内表面固定连接，多个所述屈曲梁均沿逆时针方向或均顺时针方向倾斜布置。
[0005]本专利技术的有益效果是：本专利技术的振子弹簧结构，结构简单，通过屈曲梁的结构屈曲，能够实现与振子弹簧结构所连接的振子和主结构的刚度变化，可以调节整个减振系统的带隙频率、带隙宽度和减振性能，实现轴向方向的减振。
[0006]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0007]进一步，所述内壁轴向的厚度与所述外壁轴向的厚度相同；所述屈曲梁呈片状且沿所述内壁的轴向延伸布置，所述内壁轴向的厚度与所述屈曲梁沿内壁轴向的宽度相同。
[0008]采用上述进一步方案的有益效果是：有利于整个振子弹簧结构的稳定。
[0009]进一步，多个屈曲梁与所连接内壁处的切线之间的夹角θ均相同，所述θ为0～90
°
。
[0010]进一步，所述屈曲梁呈类抛物线形状，以屈曲梁与内壁的连接点为原点，以屈曲梁两端所在直线为x轴建立坐标系，所述屈曲梁的驱动方程为y＝
‑
h1/2*[1
‑
cos(2πx/l1)]，其中h1为屈曲梁的顶点高度，l1为屈曲梁的跨度。
[0011]采用上述进一步方案的有益效果是：通过驱动方程对屈曲梁的形状进行限定。
[0012]利用屈曲结构构建的共振单元体一，包括同轴布置的第一振子、第一主弹簧、第一主结构、第一主结构弹簧和第二主结构弹簧，所述第一主弹簧、第一主结构弹簧和第二主结构弹簧均采用上述的振子弹簧结构；所述第一振子、第一主弹簧、第一主结构弹簧和第二主结构弹簧均呈圆环形，所述第一主弹簧套设且固定在所述第一振子的内侧壁上，所述第一主结构套设且固定在所述第一主弹簧的内侧壁上，所述第一主结构中心位置设有支撑轴，所述支撑轴的轴向两端分别凸出于所述第一主结构的轴向两端，所述第一主结构弹簧和第
二主结构弹簧分别位于所述第一主结构轴向的两侧且套设固定在支撑轴的两端。
[0013]本专利技术的有益效果是：本专利技术的利用屈曲结构构建的共振单元体，通过结构屈曲实现了结构的刚度变化，从而调节隔振带宽，调节带隙宽度，实现轴线直线方向的减振。
[0014]进一步，所述第一主结构弹簧和第二主结构弹簧的尺寸相同，所述第一振子的轴向厚度、所述第一主弹簧的轴向厚度、所述第一主结构的轴向厚度以及所述第一主结构弹簧的轴向厚度均相同。
[0015]进一步，所述第一主结构弹簧的外径小于所述第一主结构的外径；所述第一主结构包括主结构圆环，所述主结构圆环与所述支撑轴同轴布置，所述主结构圆环与所述支撑轴的外侧壁之间通过径向布置的辐条连接固定。
[0016]利用屈曲结构构建的共振单元体二，包括同轴布置的第二振子、第二主弹簧和第二主结构，所述第二主弹簧采用上述的振子弹簧结构；所述第二主弹簧套设且固定在所述第二振子的内侧壁上，所述第二主结构套设且固定在所述第二主弹簧的内侧壁上，所述第二振子、第二主弹簧和第二主结构均采用圆环形结构，所述第二振子的轴向厚度和所述第二主弹簧的轴向厚度相同；所述第二主结构的两侧分别从所述第二主弹簧的两侧伸出相同长度，所述第二主结构的轴向厚度大于所述第二主弹簧轴向厚度的二倍。
[0017]本专利技术的有益效果是：本专利技术的利用屈曲结构构建的共振单元体，通过结构屈曲实现了结构的刚度变化，从而调节隔振带宽，调节带隙宽度，实现轴线直线方向的减振。
[0018]利用屈曲结构构建的共振超材料，包括直线光轴、多个所述的利用屈曲结构构建的共振单元体一以及多个所述的利用屈曲结构构建的共振单元体二，多个所述的利用屈曲结构构建的共振单元体一以及多个所述的利用屈曲结构构建的共振单元体二同轴套设在所述直线光轴上且交替布置；第一主结构上连接的第一主结构弹簧和第二主结构弹簧分别套设且固定在相邻布置的两个第二主结构内。
[0019]本专利技术的有益效果是：本专利技术的利用屈曲结构构建的共振超材料，通过结构屈曲实现了结构的刚度变化，从而调节隔振带宽，调节带隙宽度，实现轴线直线方向的减振。
[0020]进一步，所述第一振子采用与第二振子相同的结构尺寸，所述第二主弹簧采用与第一主弹簧相同的结构尺寸。
附图说明
[0021]图1为本专利技术振子弹簧结构一种结构的立体结构示意图；
[0022]图2为本专利技术振子弹簧结构一种结构的主视结构示意图；
[0023]图3为本专利技术振子弹簧结构一种结构的内壁与屈曲梁的连接结构示意图；
[0024]图4为本专利技术振子弹簧结构一种结构在屈曲变形状态下的主视结构示意图；
[0025]图5为本专利技术振子弹簧结构另一种结构的立体结构示意图；
[0026]图6为本专利技术振子弹簧结构另一种结构的主视结构示意图；
[0027]图7为本专利技术振子弹簧结构另一种结构的内壁与屈曲梁的连接结构示意图；
[0028]图8为本专利技术振子弹簧结构另一种结构在屈曲变形状态下的主视结构示意图；
[0029]图9为本专利技术利用屈曲结构构建的共振单元体一的主视结构示意图；
[0030]图10为本专利技术利用屈曲结构构建的共振单元体一的立体结构示意图一；
[0031]图11为本专利技术利用屈曲结构构建的共振单元体一的立体结构示意图二；
[0032]图12为本专利技术利用屈曲结构构建的共振单元体一的侧视结构示意图；
[0033]图13为本专利技术第一振子的立体结构示意图；
[0034]图14为本专利技术第一主结构的主视结构示意图；
[0035]图15为本专利技术第一主结构的立体结构示意图；
[0036]图16为本专利技术利用屈曲结构构建的共振单元体二的主视结构示意图；
[0037]图17为本专利技术利用屈曲结构构建的共振单元体二的立体结构示意图；
[0038]图18为本专利技术利用屈曲结构构建的共振单元体二的侧视结构示意图；
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.振子弹簧结构，其特征在于，包括内壁、外壁和屈曲梁，所述内壁和外壁均呈圆环形，所述内壁同轴套设在所述外壁内且与外壁之间形成均匀的环形间隙，所述环形间隙内设有多个屈曲梁，所述屈曲梁的两端分别与所述内壁的外表面和外壁的内表面固定连接，多个所述屈曲梁均沿逆时针方向或均顺时针方向倾斜布置。2.根据权利要求1所述的振子弹簧结构，其特征在于，所述内壁轴向的厚度与所述外壁轴向的厚度相同；所述屈曲梁呈片状且沿所述内壁的轴向延伸布置，所述内壁轴向的厚度与所述屈曲梁沿内壁轴向的宽度相同。3.根据权利要求1所述的振子弹簧结构，其特征在于，多个屈曲梁与所连接内壁处的切线之间的夹角θ均相同，所述θ为0～90
°
。4.根据权利要求1所述的振子弹簧结构，其特征在于，所述屈曲梁呈类抛物线形状，以屈曲梁与内壁的连接点为原点，以屈曲梁两端所在直线为x轴建立坐标系，所述屈曲梁的驱动方程为y＝
‑
h1/2*[1
‑
cos(2πx/l1)]，其中h1为屈曲梁的顶点高度，l1为屈曲梁的跨度。5.利用屈曲结构构建的共振单元体，其特征在于，包括同轴布置的第一振子、第一主弹簧、第一主结构、第一主结构弹簧和第二主结构弹簧，所述第一主弹簧、第一主结构弹簧和第二主结构弹簧均采用权利要求1至4任一项所述的振子弹簧结构；所述第一振子、第一主弹簧、第一主结构弹簧和第二主结构弹簧均呈圆环形，所述第一主弹簧套设且固定在所述第一振子的内侧壁上，所述第一主结构套设且固定在所述第一主弹簧的内侧壁上，所述第一主结构中心位置设有支撑轴，所述支撑轴的轴向两端分别凸出于所述第一主结构的轴向两端，所述第一主结构弹簧和第二主结构弹簧分别位于所述第一主结构轴向的两侧且套设固定在支撑轴的两端。6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：马洪业，王珂，赵海峰，严博，
申请(专利权)人：中国科学院空间应用工程与技术中心，
类型：发明
国别省市：
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