[實用新型]一種負剛度單胞蜂窩減振結構

有效

• 申請號: 201921650006.8
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN210978325U
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 王樹青;原新嫣;張媛;方輝
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: F16F7/12
• 分類號: F16F7/12
• 代理公司: 山東濟南齊魯科技專利事務所有限公司 37108
• 代理人: 趙明媚

本實用新型公開了一種負剛度單胞蜂窩減振結構，采用粘彈性材料通過3D打印技術制備，包括外部耗能單元和中心耗能單元，整個結構成一體關于中心對稱。本實用新型以粘彈性材料為基礎，當外部動載較小時，主要通過外部耗能單元消耗能量，隔離振動；當荷載較大時，中心耗能單元起承載和耗能的作用；使結構在動載下具有高承載力和雙級耗能相互轉化功能，從而提高結構的承載力、耗能力和可重復使用性。

技術領域

本實用新型涉及減振裝置設計領域，具體涉及一種負剛度單胞蜂窩減振結構。

背景技術

振動廣泛存在于自然界中，尤其對船舶、海洋工程結構而言，多數情況下為有害振動，如海洋平臺中柴油機、泥漿泵、水泵等機械設備產生的激勵不可避免且持續時間長、激勵值大，劇烈的振動在高剛度結構中不易衰減且傳播快速，不僅會影響設備的正常運行、還會引起結構的疲勞損傷以及危害工作人員的健康。因此，采取有效措施降低有害振動具有重要意義。目前，海洋平臺對機械設備產生的局部振動通常采取被動控制技術，如在艙壁鋪設粘彈性阻尼層等，但傳統的基礎隔振和阻尼減振結構不僅質量大，而且都不同程度地增加了結構的整體剛度，使結構的固有頻率增大，不利于對中低頻振動的控制。因此，一種輕質、高吸能、高剛度的減振裝置受到越來越多的關注。

傳統的蜂窩夾層板由上下兩層高強度的薄面板和中間夾著的蜂窩狀芯層組成，具有質量輕、強度高、剛度大、便于成型等優良性能。蜂窩芯層一般采用六邊形單胞結構，動載下，蜂窩壁承受壓縮荷載，應力快速上升，當超出臨界壓力后，蜂窩壁在壓縮和彎曲荷載下發生塑性變形，結構致密化。由此可見，傳統蜂窩板結構通過胞壁發生塑性屈曲吸收能量，但塑性屈曲不可恢復，在一次能量吸收后蜂窩板被壓潰，不可重復使用，限制了其能量再吸收和使用壽命。

實用新型內容

本實用新型針對現有蜂窩板存在的問題，提出了一種新型負剛度單胞蜂窩減振結構。它既能表現出可恢復的彈性屈曲，又能承受較大的荷載，同時消耗大量能量。

本實用新型目的是由以下技術方案實現的：

一種負剛度單胞蜂窩減振結構，采用粘彈性材料通過3D打印技術制備，包括外部耗能單元和中心耗能單元，整個結構成一體關于中心對稱。

進一步的，本實用新型目的還可以由以下技術方案實現：

所述外部耗能單元包括：壓板、垂直連接梁、橫向外彎雙曲梁及兩側立柱，壓板中部通過垂直連接梁與橫向外彎雙曲梁頂部連接，立柱上端與橫向外彎雙曲梁端部連接。

所述中心耗能單元包括：橫約束梁、縱約束梁、縱向內彎雙曲梁、菱形牽引梁、水平連接梁，橫約束梁端部與縱約束梁端部相連，縱向內彎雙曲梁上下端部與橫約束梁固結，菱形牽引梁上下端與橫約束梁的中部連接，水平連接梁連接菱形牽引梁水平兩端和縱向內彎雙曲梁的中部，橫約束梁與所述外部耗能單元的兩側立柱連接，使整個結構成一體。

所述雙曲梁為預制無應力雙曲梁，由一對方向相反的平行耦合彎曲梁組成，形態類似余弦梁，雙曲梁的兩端和頂部固結并分別與水平方向相切。

所述雙曲梁的長度與高度之比K表征雙曲梁的曲率，雙曲梁的曲率設計為 8K12。

所述縱向內彎雙曲梁頂部在外部耗能單元兩側立柱之外。

所述約束梁采用兩端寬中間窄的變厚度梁。

所述菱形牽引梁由一對方向相反的三角形波紋梁組成。

所述三角形波紋梁的三角形頂角為60°，菱形牽引梁厚度與雙曲梁厚度t相同。

所述粘彈性材料為尼龍12。

工作原理