基于仿蜘蛛网超材料结构的高承载宽频减隔振装置及系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于仿蜘蛛网超材料结构的高承载宽频减隔振装置及系统，该装置包括中心承载台座、径向承载组件与周向抑振结构组件；径向承载组件包括若干绕中心承载台座呈环向周期排布的径向支架结构；周向抑振结构组件沿中心承载台座呈网圈式排布，且周长按预设方式递增；每一圈周向抑振结构组件包括多个直线条状抑振单元；每一直线条状抑振单元的两端分别与相邻的两径向支架结构相连，且连接点位于对应径向支架结构的第一端与第二端之间。本实用新型专利技术应用于振动与噪声控制新材料、新结构技术领域，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。控制需求改变快速进行二次调整改进。控制需求改变快速进行二次调整改进。

【技术实现步骤摘要】
基于仿蜘蛛网超材料结构的高承载宽频减隔振装置及系统


[0001]本技术涉及振动与噪声控制新材料、新结构
，具体是一种基于仿蜘蛛网超材料结构的高承载宽频减隔振装置及系统。

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]本技术的目的是为了解决上述
技术介绍
中存在的问题，即如何在高承载/小尺寸下实现装备的低频宽带减隔振高效控制的问题。为解决上述问题，本技术借鉴声学超材料思想，并结合仿蜘蛛网的原理，提出了一种基于仿蜘蛛网超材料结构的高承载宽频减隔振装置及系统，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，本技术提供一种基于仿蜘蛛网超材料结构的高承载宽频减隔振装置，包括中心承载台座、径向承载组件与周向抑振结构组件；
[0007]所述径向承载组件包括若干径向支架结构，各所述径向支架结构的第一端与所述中心承载台座相连，并按一定夹角绕所述中心承载台座呈环向周期排布；
[0008]所述周向抑振结构组件沿所述中心承载台座呈网圈式排布，由内向外，各所述周向抑振结构组件的周长按预设方式递增；
[0009]每一圈所述周向抑振结构组件包括多个直线条状抑振单元，所述直线条状抑振单元包括至少两个弱刚度弹性部与至少一个高刚度质量部；
[0010]每一所述直线条状抑振单元的两端分别与相邻的两所述径向支架结构相连，且连接点位于对应所述径向支架结构的第一端与第二端之间。
[0011]在其中一个实施例，在同一所述直线条状抑振单元中，所述弱刚度弹性部与所述高刚度质量部之间串联；
[0012]所述直线条状抑振单元的每一端通过至少一个所述弱刚度弹性部与所述径向支架结构相连接。
[0013]在其中一个实施例，所述弱刚度弹性部为单个弹性元件；或
[0014]所述弱刚度弹性部通过至少两个弹性元件并联和/或串联组成。
[0015]在其中一个实施例，所述直线条状抑振单元在所述径向支架结构上具有转动自由度，以通过转动所述直线条状抑振单元，改变其主振动面的尺寸和谐振频率。
[0016]在其中一个实施例，各所述径向支架结构的中性轴位于同一平面或近似位于同一平面。
[0017]在其中一个实施例，所述中心承载台座为实心柱体、空心柱体、梁组合体、杆组合体或板组合体；或
[0018]所述中心承载台座为梁、杆、板相互间的组合体。
[0019]在其中一个实施例，所述径向支架结构为杆类结构；或
[0020]所述径向支架结构为局部有加强筋和/或局部穿孔的梁类结构；或
[0021]所述径向支架结构为复合结构。
[0022]在其中一个实施例，各圈所述周向抑振结构组件之间留有间距；
[0023]由内向外，各圈所述周向抑振结构组件的周长等比例梯度递增或分段比例梯度递增或循环比例梯度递增变化。
[0024]为实现上述目的，本技术还提供一种基于仿蜘蛛网超材料结构的高承载宽频减隔振系统，包括至少两个上述的减隔振装置，各所述减隔振装置之间串联和/或并联；
[0025]若两所述减隔振装置之间为串联，则对应两所述减隔振装置通过纵向连接部相连；
[0026]若两所述减隔振装置之间为并联，则对应两所述减隔振装置通过横向连接部相连，或对应两所述减隔振装置不相连。
[0027]在其中一个实施例，所述中心承载台座采用铝合金、不锈钢、PVC、塑料、玻璃、石材或复合材料制成；
[0028]所述径向支架结构采用钢、铁、铝合金、复合材料、塑料、钢筋混凝土或木材制成；
[0029]所述弱刚度弹性部采用弹簧钢、铝合金、尼龙、无纺布、纤维、橡胶、硅胶或树脂制成；
[0030]所述高刚度质量部采用铜、钢、铁、玻璃、石材、铝合金、钨合金、陶瓷或塑料制成；
[0031]所述纵向连接部、所述横向连接部采用钢、铁、铝合金、复合材料、钢筋混凝土、木材或塑料制成。
[0032]与现有技术相比，本技术的具有如下有益技术效果：
[0033]本技术能够基于应用场景和目标的变化，通过调整弱刚度弹性部的刚度、布设形式，改变高刚度质量部的尺寸、布设位置，调整直线条状抑振单元的旋转角度，调制周向抑振结构组件的周长梯度，并协同设计中心承载台座、仿蜘蛛网的径向承载组件和仿蜘蛛网的周向抑振结构组件的晶格、构型和耦合关系，使各直线条状抑振单元的共振频率错频延展、整体减隔振装置抑振频带分布式拓宽、承载能力耦合增强。这种结构具有低频超宽
带、高刚度、高强度、装置系统厚度尺寸小、结构紧凑以及具有宽广、灵活的设计空间的优点。可以有效阻隔和抑制振动波向高端装备传递，降低其故障发生概率和受损程度，大幅度提高其稳定性、精准性和可靠性。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0035]图1为本技术实施例中仿蜘蛛网超材料结构的高承载宽频减隔振装置结构图；
[0036]图2为本技术实施例中周向抑振结构组件中直线条状抑振单元的第一种实施方式示意图；
[0037]图3为本技术实施例中周向抑振结构组件中直线条状抑振单元的第二种实施方式示意图；
[0038]图4为本技术实施例中周向抑振结构组件中直线条状抑振单元的第三种实施方式示意图；
[0039]图5为本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于仿蜘蛛网超材料结构的高承载宽频减隔振装置，其特征在于，包括中心承载台座、径向承载组件与周向抑振结构组件；所述径向承载组件包括若干径向支架结构，各所述径向支架结构的第一端与所述中心承载台座相连，并按一定夹角绕所述中心承载台座呈环向周期排布；所述周向抑振结构组件沿所述中心承载台座呈网圈式排布，由内向外，各所述周向抑振结构组件的周长按预设方式递增；每一圈所述周向抑振结构组件包括多个直线条状抑振单元，所述直线条状抑振单元包括至少两个弱刚度弹性部与至少一个高刚度质量部；每一所述直线条状抑振单元的两端分别与相邻的两所述径向支架结构相连，且连接点位于对应所述径向支架结构的第一端与第二端之间。2.根据权利要求1所述的基于仿蜘蛛网超材料结构的高承载宽频减隔振装置，其特征在于，在同一所述直线条状抑振单元中，所述弱刚度弹性部与所述高刚度质量部之间串联；所述直线条状抑振单元的每一端通过至少一个所述弱刚度弹性部与所述径向支架结构相连接。3.根据权利要求2所述的基于仿蜘蛛网超材料结构的高承载宽频减隔振装置，其特征在于，所述弱刚度弹性部为单个弹性元件；或所述弱刚度弹性部通过至少两个弹性元件并联和/或串联组成。4.根据权利要求1或2或3所述的基于仿蜘蛛网超材料结构的高承载宽频减隔振装置，其特征在于，所述直线条状抑振单元在所述径向支架结构上具有转动自由度，以通过转动所述直线条状抑振单元，改变其主振动面的尺寸和谐振频率。5.根据权利要求1或2或3所述的基于仿蜘蛛网超材料结构的高承载宽频减隔振装置，其特征在于，各所述径向支架结构的中性轴位于同一平面或近似位于同一平面。6.根据权利要求1或2或3所述的基于仿蜘蛛网超材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖勇，刘权兴，梁高歌，贾淇，胡洋华，郭佳佳，王帅星，李永强，温激鸿，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：新型
国别省市：