本发明专利技术公开了一种用于低频宽带减隔振的仿生超材料结构及超构装置，该仿生超材料结构包括支撑模块与振动调制模块；支撑模块包括中心支撑部和多个径向支撑部，各径向支撑部的内侧端与中心支撑部相连，并绕中心支撑部的中心呈轴对称周期性排布，且相邻的两径向支撑部之间围成扇形区域；振动调制模块设在扇形区域内；振动调制模块包括至少一个曲折条状基元，曲折条状基元的两端分别与相邻的两径向支撑部相连，且每个连接点位于径向支撑部内侧端与外侧端之间。本发明专利技术涉及智能仿生材料与减振降噪领域，不仅可在高承载/小尺寸下实现低频宽带减隔振效果，而且便于加工，可根据实际控制需求改变快速进行二次调整改进。需求改变快速进行二次调整改进。需求改变快速进行二次调整改进。
【技术实现步骤摘要】
用于低频宽带减隔振的仿生超材料结构及超构装置
[0001]本专利技术涉及智能仿生材料与减振降噪
，具体是一种用于低频宽带减隔振的仿生超材料结构及超构装置。
技术介绍
[0002]人类的生产和生活中广泛存在着振动问题，而以飞机、高铁、船舶、精密机床等为代表的现代高端装备，所存在的振动问题更为突出，振动问题已经严重影响到现代高端装备的乘坐舒适性、制造精度等关键核心性能指标。
[0003]减隔振技术是控制装备振动问题的重要手段，在工程实践中，传统的减隔振技术主要包括阻尼减振技术(如约束阻尼材料)、吸振技术(如主动吸振器)、隔振技术(如浮筏隔振系统)。这些传统的减隔振技术有不少优点，但也存在许多不足和限制；例如，传统的阻尼减振技术在中高频能取得较好的减隔振效果，但其低频性能差；传统的吸振技术的作用频率可以很低，但其作用频带很窄；传统的隔振技术，可以单独做到高承载能力、或优低频性能、或小尺寸，但其无法兼顾高承载/小尺寸在的低频性能。因此传统减隔振技术已经无法满足装备日益多元化的减隔振需求，如何在高承载/小尺寸下实现装备的低频宽带减隔振控制，是振动与噪声控制领域亟需解决的工程与科学研究问题。
[0004]近年来，力学/声学超材料技术迅猛发展，声学超材料是由人工特殊设计的微结构单元构成的新型复合材料/结构，具有低频弹性波带隙、负密度、负模量、负折射等一系列超常弹性波调控特性。现有声学超材料技术的研究表明，利用超材料结构的超常弹性波调控能力，可实现“小尺寸控制低频大波长”，为小尺寸下解决低频减隔振难题提供了新思路。
技术实现思路
[0005]为解决现有技术中关于如何在高承载/小尺寸下实现装备的低频宽带减隔振控制的问题，本专利技术借鉴声学超材料思想，提出一种用于低频宽带减隔振的仿生超材料结构及超构装置，可在高承载/小尺寸下实现低频宽带减隔振效果。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种用于低频宽带减隔振的仿生超材料结构，包括支撑模块与振动调制模块；
[0007]所述支撑模块包括中心支撑部和多个径向支撑部，各所述径向支撑部的内侧端与所述中心支撑部相连，并绕所述中心支撑部的中心呈轴对称周期性排布，且相邻的两所述径向支撑部之间围成扇形区域；
[0008]所述振动调制模块的数量为多个且与所述扇形区域一一对应，所述振动调制模块设在对应所述扇形区域内；
[0009]所述振动调制模块包括至少一个曲折条状基元，所述曲折条状基元的两端分别与相邻的两所述径向支撑部相连，且每个连接点位于所述径向支撑部内侧端与外侧端之间；
[0010]所述曲折条状基元为弯折梁结构、曲梁结构、直梁结构，或所述曲折条状基元为直梁、弯折梁、曲梁中至少两种梁的组合梁结构。
[0011]在其中一个实施例，仿生超材料结构还包括支角装置，所述支角装置的数量为多个且与所述径向支撑部一一对应；
[0012]所述支角装置固定连接在对应所述径向支撑部外侧端的下方。
[0013]在其中一个实施例，各所述曲折条状基元的中性轴位于同一平面或近似位于同一平面。
[0014]在其中一个实施例，所述中心支撑部为实心柱体、梁组合体、杆组合体或板组合体，或所述中心支撑部为梁、杆、板相互间的组合体；
[0015]所述径向支撑部为杆类结构，或所述径向支撑部为局部有加强筋和/或局部穿孔的梁类结构，或所述径向支撑部为复合结构。
[0016]在其中一个实施例，所述中心支撑部、所述径向支撑部的外表面均敷贴有粘弹性阻尼层；
[0017]所述径向支撑部的内部填充有保温、吸声材料。
[0018]在其中一个实施例，各所述扇形区域内的所述振动调制模块为单层排布、双层排布或者多层排布；
[0019]若所述振动调制模块采用双层排布或多层排布时，相邻层所述振动调制模块之间采用空间交叉、频带交错、尺度耦合多重协同布设。
[0020]在其中一个实施例，在同一所述扇形区域内，第n个所述曲折条状基元的弯折次数为p
n
，第n个所述曲折条状基元的弯折段数为s
n
，其中，p
n
为正整数，s
n
＝p
n
+1。
[0021]在其中一个实施例，在同一所述扇形区域内，第n个所述曲折条状基元的第p次弯折角度为k
np
，第n个所述曲折条状基元的p次弯折相对应的第一个弯折段的弧度为h
np1
，第n个所述曲折条状基元的第p次弯折相对应的第二个弯折段的弧度为h
np2
，其中，0<h
np1
<π，0<h
np2
<π，0<k
np
<π。
[0022]为实现上述目的，本专利技术还提供一种用于低频宽带隔振的超构装置，包括m个上述的仿生超材料结构；
[0023]由下往上，m个所述仿生超材料结构依次串联连接，其中，m为奇数，且m≥3；
[0024]由下往上，第w个所述仿生超材料结构的中心支撑部与其上方相邻的所述仿生超材料结构的中心支撑部通过中心连接部相连，其中，w为正整数，且1≤w≤m
‑
1；
[0025]由下往上，第y个所述仿生超材料结构的径向支撑部的外围部分与其上方相邻的所述仿生超材料结构的径向支撑部的外围部分通过外围连接部相连，其中，y为正整数，且2≤y≤m
‑
1。
[0026]为实现上述目的，本专利技术还提供一种用于低频宽带减振的超构装置，包括t个上述的仿生超材料结构；
[0027]由下往上，t个所述仿生超材料结构依次串联连接，其中，t为偶数，且t≥2；
[0028]由下往上，第s个所述仿生超材料结构的中心支撑部与其上方相邻的所述仿生超材料结构的中心支撑部通过中心连接部相连，其中，s为奇数，且1≤s≤t
‑
1；
[0029]由下往上，第h个所述仿生超材料结构的径向支撑部的外围部分与其上方相邻的所述仿生超材料结构的径向支撑部的外围部分通过外围连接部相连，其中，h为偶数，且h<t。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的具有如下有益技术效果：
[0031]本专利技术提供的一种用于低频宽带减隔振的仿生超材料结构及超构装置，在应用过程中可设置在现代高端装备精密仪器的下方，进而有效降低现代高端装备运作时引起的整体振动，降低其故障发生率和受损率，大幅度提其稳定性、精准性和可靠性。同时，本专利技术实现了低频超宽带的减隔振性能，兼顾了高刚度、高强度等高承载功能，平台厚度尺寸小、结构紧凑，具有宽广自由灵活的设计空间，可模块化定制。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于低频宽带减隔振的仿生超材料结构，其特征在于，包括支撑模块与振动调制模块；所述支撑模块包括中心支撑部和多个径向支撑部，各所述径向支撑部的内侧端与所述中心支撑部相连，并绕所述中心支撑部的中心呈轴对称周期性排布，且相邻的两所述径向支撑部之间围成扇形区域；所述振动调制模块的数量为多个且与所述扇形区域一一对应，所述振动调制模块设在对应所述扇形区域内；所述振动调制模块包括至少一个曲折条状基元，所述曲折条状基元的两端分别与相邻的两所述径向支撑部相连，且每个连接点位于所述径向支撑部内侧端与外侧端之间；所述曲折条状基元为弯折梁结构、曲梁结构、直梁结构，或所述曲折条状基元为直梁、弯折梁、曲梁中至少两种梁的组合梁结构。2.根据权利要求1所述的用于低频宽带减隔振的仿生超材料结构，其特征在于，还包括支角装置，所述支角装置的数量为多个且与所述径向支撑部一一对应；所述支角装置固定连接在对应所述径向支撑部外侧端的下方。3.根据权利要求1所述的用于低频宽带减隔振的仿生超材料结构，其特征在于，各所述曲折条状基元的中性轴位于同一平面或近似位于同一平面。4.根据权利要求1所述的用于低频宽带减隔振的仿生超材料结构，其特征在于，所述中心支撑部为实心柱体、梁组合体、杆组合体或板组合体，或所述中心支撑部为梁、杆、板相互间的组合体；所述径向支撑部为杆类结构，或所述径向支撑部为局部有加强筋和/或局部穿孔的梁类结构，或所述径向支撑部为复合结构。5.根据权利要求1所述的用于低频宽带减隔振的仿生超材料结构，其特征在于，所述中心支撑部、所述径向支撑部的外表面均敷贴有粘弹性阻尼层；所述径向支撑部的内部填充有保温、吸声材料。6.根据权利要求1所述的用于低频宽带减隔振的仿生超材料结构，其特征在于，各所述扇形区域内的所述振动调制模块为单层排布、双层排布或者多层排布；若所述振动调制模块采用双层排布或多层排布时，相邻层所述振动调制模块之间采用空间交叉、频带交错、尺度耦合多重协同布设。7.根据权利要求1所述的用于低频宽带减隔振的仿生超材料结构，其特征在于，在同一所述扇形区域内，第n个所述曲折条状基元的弯折次数为p
n
，第n个所述曲折条状基元的...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁高歌，肖勇，刘权兴，胡洋华，贾淇，郭佳佳，陈程，叶涛，凤慧洁，庞盛，付新文，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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