[發明專利]一種具有準零剛度的非線性超材料隔振器

在審

• 申請號: 201910493310.4
• 申請日: 2019-06-06
• 公開（公告）號: CN112049885A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 張安付;黎煥敏;蔡琛;何鵬;張滿弓;張向東;游卓;吳濤;趙愛國;趙志高;胡旭
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一九研究所
• 主分類號: F16F7/00
• 分類號: F16F7/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 廖輝

1.一種具有準零剛度的非線性超材料隔振器，其特征在于，所述隔振器由結構件和隔振部件組成，所述隔振部件起隔振和緩沖作用，采用具有一定承載能力的高分子材料，隔振部件內部具有由超材料單胞周期性排列而成超材料結構，超材料單胞的幾何外形類似于半個六邊形，超材料結構是由超材料單胞在垂向和水平方向周期陣列得到；所述結構件采用金屬材料，結構件與隔振部件之間采用機械鎖固與膠結的復合方式連接。

2.如權利要求1所述的具有準零剛度的非線性超材料隔振器，其特征在于，所述隔振部件中超材料單胞的結構構型是二維結構在第三維方向上的拉伸投影而成；所述幾何構型由豎臂、柔性鉸鏈、斜臂和抗拉連接桿組成，幾何構型具有六個約束參數：斜臂和水平方向的夾角角度θ，斜臂壁厚t_l，豎臂壁厚t_h，柔性鉸鏈處的半徑R_r，斜臂和抗拉連接桿交匯處倒圓半徑R_f和超材料單胞的深度D。

3.如權利要求1或2所述的具有準零剛度的非線性超材料隔振器，其特征在于，所述隔振部件的基材壓縮模量為15～400MPa，所述超材料單胞沿水平方向幾何對稱，其斜臂長度L的取值范圍為2～100mm，所述斜臂與水平方向之間的夾角θ的取值范圍為1～15°，所述斜臂的壁厚t_l的取值范圍為1.5～20mm，超材料單胞兩條斜臂之間的柔性鉸鏈處的半徑R_r為1.5～30mm，斜臂與豎臂連接處的內切圓半徑R_f為1.5～30mm，所述豎臂的壁厚t_h范圍為1.5～25mm，所述單胞內輪廓的貫穿深度D的取值范圍為20～400mm；超材料隔振部件的層數m范圍為≥1層，超材料隔振部件的列數范圍為≥1列。

4.如權利要求3所述的具有準零剛度的非線性超材料隔振器，其特征在于，所述結構件包括上端蓋、金屬骨架和下底板，結構件起承載、傳力和固定隔振器的作用。

5.如權利要求4所述的具有準零剛度的非線性超材料隔振器，其特征在于，所述超材料單胞在垂直方向和水平方向上周期性延拓，在垂直方向上，為了保證多層超材料單胞的可延續性以及空洞的可加工性，單胞在垂直方向上作傾斜向上周期性排布，水平方向可無限列排布單胞結構。

6.如權利要求5所述的具有準零剛度的非線性超材料隔振器，其特征在于，所述膠結的復合方式連接是通過向隔振部件植入金屬骨架，骨架上開設螺紋孔，隔振部件與金屬結構件配合面涂敷粘接劑，隨后通過螺栓緊固，形成“金屬結構件/粘接劑/隔振部件”三層夾板機構來實現結構部件與隔振部件的連接。

7.如權利要求6所述的具有準零剛度的非線性超材料隔振器，其特征在于，所述隔振部件的超材料單胞結構采用數控微銑削或金剛石線慢走絲切割加工；所述結構部件材料選用高強鋼材料，采用鑄造和焊接的方法加工成形，對隔振部件起連接作用。

8.如權利要求7所述的具有準零剛度的非線性超材料隔振器，其特征在于，所述柔性鉸鏈位于所有單胞斜臂與豎臂連接處，其厚度小于斜臂厚度，起降低具備應力以及輔助調節所非線性的作用。