[實(shí)用新型]一種基于鎖能超材料的自適應(yīng)高過載沖擊隔離結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821070368.5
• 申請日: 2018-07-06
• 公開（公告）號: CN208634257U
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙愛國;肖前進(jìn);杜兆偉;張滿弓;張安付;游卓;蔡琛;陳虹;黎煥敏;王鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團(tuán)公司第七一九研究所
• 主分類號: F16F3/00
• 分類號: F16F3/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 廖輝;仇蕾安

本實(shí)用新型公開了一種基于鎖能超材料的自適應(yīng)高過載沖擊隔離結(jié)構(gòu)，屬于沖擊防護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。該結(jié)構(gòu)由鎖能超材料單胞單元按照串并聯(lián)或鏡像規(guī)律排列形成；鎖能超材料單胞單元是由凸形體、兩根彈性斜梁和凹形體連接而成的左右對稱結(jié)構(gòu)，凸形體和凹形體通過兩根彈性斜梁連接在一起，彈性斜梁未變形時為斜直狀態(tài)，彈性斜梁一端與凸形體凸出部分的外側(cè)頂點(diǎn)相連接，另一端與凹形體凸出部分的內(nèi)側(cè)頂點(diǎn)相連接。本實(shí)用新型能夠?qū)_擊能量轉(zhuǎn)化為鎖能超材料結(jié)構(gòu)內(nèi)部的彈性應(yīng)變能，并鎖住在鎖能超材料的內(nèi)部，從而抑制沖擊能量的傳播。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種沖擊隔離結(jié)構(gòu)，具體涉及一種基于鎖能超材料的高過載沖擊隔離結(jié)構(gòu)，屬于沖擊防護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

沖擊普遍存在于自然界中。日常生活中的物體跌落、車輛碰撞、飛機(jī)著陸、坦克裝甲車輛觸發(fā)地雷、艦船受到兵器打擊等都伴隨著沖擊的產(chǎn)生。沖擊在系統(tǒng)中將很快消失，但是它所引起的沖擊響應(yīng)(如過大的絕對加速度)，可能會使人員和設(shè)備等受到嚴(yán)重?fù)p害。當(dāng)設(shè)備受到?jīng)_擊后，所產(chǎn)生的沖擊響應(yīng)超過了設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度所允許的響應(yīng)時，將導(dǎo)致設(shè)備結(jié)構(gòu)變形、安裝松動、產(chǎn)生裂紋甚至斷裂，同時還會使電氣連接松動，接觸不良，造成時斷時通，使設(shè)備無法正常工作。而當(dāng)沖擊響應(yīng)過載超過人員的忍受極限時，將直接威脅人員的生命安全。因此，必須采取有效地沖擊隔離措施，使人員和設(shè)備所承受的沖擊載荷限制在一個許可的范圍內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)對人員和設(shè)備的保護(hù)。

對于傳統(tǒng)的沖擊隔離器，其實(shí)質(zhì)是通過在基礎(chǔ)和人員、設(shè)備之間加入彈性元件，將瞬態(tài)、強(qiáng)烈的沖擊能量先以位移能的形式最大限度的儲存在其中，然后按隔離系統(tǒng)本身的特性緩慢的將能量釋放出來。這種沖擊隔離措施是從剛度上進(jìn)行設(shè)計(jì)，沖擊能量被儲存后并不能被鎖住而是會被釋放出來，勢必會引起系統(tǒng)的振動，因此這種沖擊隔離器還必須滿足隔振的功能要求。對于沖擊隔離器，其要求隔離系統(tǒng)的剛度較大，以保證能夠吸收較大的沖擊能量；但對于振動隔離器，其要求隔離系統(tǒng)的剛度較小，以追求良好的隔振效果。根據(jù)文獻(xiàn)《沖擊隔離發(fā)展淺談》(2002)、《振動隔離與沖擊隔離的區(qū)別》(1996)可知，理想的沖擊隔離器并不能隔離振動，而理想的振動隔離器也不能隔離沖擊。因此，傳統(tǒng)的沖擊隔離器為兼顧隔沖和隔振的雙重功能，往往只是針對特定條件下的沖擊來設(shè)計(jì)彈性元件的非線性剛度特性，是一種折衷的設(shè)計(jì)結(jié)果，難以適應(yīng)沖擊條件不確定的大范圍高過載的沖擊隔離環(huán)境。

實(shí)用新型內(nèi)容

有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種基于鎖能超材料的高過載沖擊隔離結(jié)構(gòu)，能夠?qū)_擊能量轉(zhuǎn)化為鎖能超材料結(jié)構(gòu)內(nèi)部的彈性應(yīng)變能，并鎖住在鎖能超材料的內(nèi)部，從而抑制沖擊能量的傳播。

一種基于鎖能超材料的自適應(yīng)高過載沖擊隔離結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由鎖能超材料單胞單元按照串并聯(lián)或鏡像規(guī)律排列形成；鎖能超材料單胞單元是由凸形體、兩根彈性斜梁和凹形體連接而成的左右對稱結(jié)構(gòu)，凸形體和凹形體通過兩根彈性斜梁連接在一起，彈性斜梁未變形時為斜直狀態(tài)，彈性斜梁一端與凸形體凸出部分的外側(cè)頂點(diǎn)相連接，另一端與凹形體凸出部分的內(nèi)側(cè)頂點(diǎn)相連接。

進(jìn)一步地，所述能超材料單胞單元橫向按照并聯(lián)規(guī)律排列為M個，鎖能超材料單胞單元縱向按照串聯(lián)或鏡像或二者組合的規(guī)律排列為N個，其中M和N均為不小于1的整數(shù)。

進(jìn)一步地，所述凸形體的凸出部分寬度小于凹形體的凹槽部分寬度；凸形體的凸出部分高度等于或大于凹形體的凹槽部分深度。

進(jìn)一步地，所述彈性斜梁的厚度t與長度L之比值t/L的取值范圍為0.05～0.25，所述彈性斜梁的傾斜角度θ的取值范圍為20°～75°。

有益效果：

1、本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)對該沖擊隔離結(jié)構(gòu)的定量化設(shè)計(jì)，其多層分布的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以有效阻隔不同大小過載的沖擊載荷作用。在鎖住絕大部分能量后，還可利用其多層阻尼減振功能，快速消除殘余沖擊影響。

2、本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的高過載沖擊隔離結(jié)構(gòu)，在屈曲變形鎖住沖擊能量后，可以在特定的外力作用下使其恢復(fù)原貌，能夠進(jìn)行多次重復(fù)使用。