低频宽带多向减隔振与多维承载增强一体化超结构及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种低频宽带多向减隔振与多维承载增强一体化超结构及装置，包括载荷平台、多个主承力部件与多组超构结构组件；主承力部件的第一端沿环向间隔与载荷平台相连，第二端呈放射状向外延伸，每一主承力部件的长度方向均与载荷平台的正垂线方向之间具有夹角；相邻两主承力部件之间围成三菱柱区域，每组超构结构组件位于一个三菱柱区域内；超构结构组件包括两个以上的谐振调制模块，在三菱柱区域内，从外往内，同一超构结构组件中的各谐振调制模块的长度按预定方式递减。本发明专利技术应用于振动与噪声控制新材料、新结构领域，不仅可在多维、高承载、小尺寸下实现多向、低频、宽带隔振效果，而且便于加工，可根据实际控制需求进行调整。调整。调整。

【技术实现步骤摘要】
低频宽带多向减隔振与多维承载增强一体化超结构及装置


[0001]本专利技术属于振动与噪声控制新材料、新结构领域，具体是一种低频宽带多向减隔振与多维承载增强一体化超结构及装置。

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；同时，这些传统的减隔振技术通常是针对单方向振动控制，难以同时实现多方向的振动控制。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多向减隔振控制，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]针对上述现有技术中难以在高承载/小尺寸下实现装备的低频宽带多向减隔振高效控制的问题，本专利技术借鉴声学超材料思想，并结合仿蜘蛛网的原理，交叉、融合、协同创新设计出一种低频宽带多向减隔振与多维承载增强一体化超结构及装置，可在高承载/小尺寸下实现低频宽带多向减隔振效果。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种低频宽带多向减隔振与多维承载增强一体化超结构，包括载荷平台、多个主承力部件与多组超构结构组件；
[0007]各所述主承力部件的第一端沿环向间隔与所述载荷平台相连，第二端呈放射状向外延伸，且每一所述主承力部件的长度方向均与所述载荷平台的正垂线方向之间具有夹角θ；
[0008]相邻两所述主承力部件之间围成三菱柱区域，每组所述超构结构组件位于一个所述三菱柱区域内；
[0009]所述超构结构组件包括两个以上的谐振调制模块，在所述三菱柱区域内，从外往内，同一所述超构结构组件中的各所述谐振调制模块的长度按预定方式递减。
[0010]在其中一个实施例，所述主承力部件为T形梁、工形梁、匚形梁或空心管状结构；或
[0011]所述主承力部件为局部有加强筋和/或局部穿孔的梁；或
[0012]所述主承力部件为复合结构。
[0013]在其中一个实施例，所述载荷平台为实心柱体或空心柱体；或
[0014]所述载荷平台为梁组合体、杆组合体或板组合体；或
[0015]所述载荷平台为梁、杆、板相互间的组合体。
[0016]在其中一个实施例，所述谐振调制模块的结构形式为曲折谐振基元；
[0017]所述曲折谐振基元为弯折梁结构、曲梁结构或直梁结构；或
[0018]所述曲折谐振基元为直梁、弯折梁、曲梁中至少两种梁的组合梁结构。
[0019]在其中一个实施例，所述曲折谐振基元内设有局部的第一空腔，且所述第一空腔内设有若干可在所述第一空腔内活动的微粒子。
[0020]在其中一个实施例，所述谐振调制模块的结构形式为变刚度组合谐振基元；
[0021]所述变刚度组合谐振基元包括至少两个弱刚度弹性部与至少一个高刚度质量部。
[0022]在其中一个实施例，所述弱刚度弹性部和/或所述高刚度质量部内设有局部的第二空腔，且所述第二空腔内设有若干可在所述第二空腔内活动的微粒子。
[0023]在其中一个实施例，在同一所述三菱柱区域内，每一所述谐振调制模块的两端与相邻两所述主承力部件刚性相连；或
[0024]在同一所述三菱柱区域内，每一所述谐振调制模块的两端与相邻两所述主承力部件之间为转动和/或滑动配合，以通过转动和/或滑动改变所述谐振调制模块的调控方向和/或谐振频率。
[0025]在其中一个实施例，在同一所述三菱柱区域内，从外往内，同一所述超构结构组件中的各所述谐振调制模块的长度按等比例梯度递减、分段比例梯度递减或循环比例梯度递减。
[0026]为实现上述目的，本专利技术还提供一种低频宽带多向减隔振与多维承载增强一体化超结构装置，包括两个以上上述的一体化超结构；
[0027]相邻两所述一体化超结构的所述载荷平台相连；和/或
[0028]相邻两所述一体化超结构的各所述主承力部件的第二端对应相连。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的具有如下有益技术效果：
[0030]1、本专利技术能够基于应用场景和目标的变化，改变方位调节装置的转角、位置，调整谐振调制模块的刚度、质量布局，谐振调制模块的长度变化梯度，并协同设计主承力部件、多组超构结构组件、载荷平台的晶格、构型和耦合关系，使各谐振调制模块的共振频率错频延展、一体化超结构控制方向梯度协同、抑振频带分布式拓宽、承载维度耦合增强；
[0031]2、本专利技术能够实现包括拉、压、扭、剪在内的多个维度，z向、x向、y向在内的多个方向的低频宽带高承载减隔振控制，并可通过改变方位调节装置的转角、位置，实现对谐振调制模块共振频率的快速调节适配；
[0032]3、本专利技术具有低频超宽带、高刚度、高强度、空间结构紧凑以及具有宽广、便于调节、具有灵活的设计空间的优点，可应用于飞机、高铁、船舶、精密机床等为代表的现代高端装备的减隔振控制中。
附图说明
[0033]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，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。
[0034]图1为本专利技术实施例1中一体化超结构的第一种实施方式示意图；
[0035]图2为本专利技术实施例1中超构结构组件的实施方式示意图；
[0036]图3为本专利技术实施例1中一体化超结构的第二种实施方式示意图；
[0037]图4为本专利技术实施例1中一体化超结构的第三种实施方式示意图；
[0038]图5为本专利技术实施例1中一体化超结构与基础部的连接示意图；
[0039]图6为本专利技术实施例1中曲折谐振基元的第一种实施方式示意图；
[0040]图7为本专利技术实施例1中曲折谐振基元的第二种实施方式示意图；
[0041]图8为本专利技术实施例1中曲折谐振基元的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低频宽带多向减隔振与多维承载增强一体化超结构，其特征在于，包括载荷平台、多个主承力部件与多组超构结构组件；各所述主承力部件的第一端沿环向间隔与所述载荷平台相连，第二端呈放射状向外延伸，且每一所述主承力部件的长度方向均与所述载荷平台的正垂线方向之间具有夹角θ；相邻两所述主承力部件之间围成三菱柱区域，每组所述超构结构组件位于一个所述三菱柱区域内；所述超构结构组件包括两个以上的谐振调制模块，在所述三菱柱区域内，从外往内，同一所述超构结构组件中的各所述谐振调制模块的长度按预定方式递减。2.根据权利要求1所述的低频宽带多向减隔振与多维承载增强一体化超结构，其特征在于，所述主承力部件为T形梁、工形梁、匚形梁或空心管状结构；或所述主承力部件为局部有加强筋和/或局部穿孔的梁；或所述主承力部件为复合结构。3.根据权利要求1所述的低频宽带多向减隔振与多维承载增强一体化超结构，其特征在于，所述载荷平台为实心柱体或空心柱体；或所述载荷平台为梁组合体、杆组合体或板组合体；或所述载荷平台为梁、杆、板相互间的组合体。4.根据权利要求1或2或3所述的低频宽带多向减隔振与多维承载增强一体化超结构，其特征在于，所述谐振调制模块的结构形式为曲折谐振基元；所述曲折谐振基元为弯折梁结构、曲梁结构或直梁结构；或所述曲折谐振基元为直梁、弯折梁、曲梁中至少两种梁的组合梁结构。5.根据权利要求4所述的低频宽带多向减隔振与多维承载增强一体化超结构，其特征在于，所述曲折谐振基元内设有局部的第一空腔，且所...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖勇，胡洋华，贾淇，任恒，郭佳佳，朱智军，李永强，梁高歌，刘权兴，郁殿龙，温激鸿，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
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