[發(fā)明專利]一種低頻隔振超結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010054465.0
• 申請(qǐng)日: 2020-01-17
• 公開（公告）號(hào): CN111102319B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱睿;趙偉佳;王倚天;趙建雷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F16F15/00
• 分類號(hào): F16F15/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 周蜜;仇蕾安

本發(fā)明涉及一種低頻隔振超結(jié)構(gòu)，屬于超結(jié)構(gòu)隔振技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述超結(jié)構(gòu)包括上安裝面板、下安裝面板和隔振功能結(jié)構(gòu)，隔振功能結(jié)構(gòu)是由超胞周期排列組合而成，超胞由兩個(gè)以上單胞組成，單胞的主體是線型為正弦的曲梁，曲梁的一端加工有豎直向下的約束凸起，曲梁的另一端加工有豎直向上的連接凸起，以連接凸起端為旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)形成由兩個(gè)以上單胞對(duì)稱分布的超胞。本發(fā)明所述超結(jié)構(gòu)在能夠承載設(shè)備自身重量的同時(shí)，可以很好地隔離主承載方向的線振動(dòng)，并且對(duì)其它方向的線振動(dòng)以及三個(gè)方向的角振動(dòng)都有一定的隔離效果；該超結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕便，容易制備，安裝方便，適用范圍廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低頻隔振超結(jié)構(gòu)，屬于超結(jié)構(gòu)隔振技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著以航天器為代表的重大裝備在輕量化與高性能方面的要求不斷提高，對(duì)輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的靜承載以及隔振能力提出了更加苛刻的要求。另一方面，工程裝備工作時(shí)產(chǎn)生的低頻率、微振幅、復(fù)雜形式的振動(dòng)對(duì)隔振裝置的設(shè)計(jì)也提出了較大的挑戰(zhàn)，如航天領(lǐng)域中衛(wèi)星的慣性執(zhí)行機(jī)構(gòu)(CMG)在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生六個(gè)方向(X、Y、Z三個(gè)方向的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng))的低頻微振動(dòng)，嚴(yán)重影響到衛(wèi)星的成像精度和使用壽命等關(guān)鍵性能。

傳統(tǒng)隔振技術(shù)以增加系統(tǒng)阻尼耗散或者安裝專屬隔振機(jī)構(gòu)的方法來進(jìn)行抑振，前者對(duì)低頻振動(dòng)抑制效果差且對(duì)無法適應(yīng)大溫差等極端工作環(huán)境；后者自身較大的體積和重量可能影響整體系統(tǒng)輕質(zhì)、緊湊的要求且多部件的組裝方式缺乏可靠性。

超結(jié)構(gòu)是通過對(duì)亞波長(zhǎng)尺寸的人工微結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)設(shè)計(jì)，使整體結(jié)構(gòu)獲得優(yōu)異的動(dòng)態(tài)性能，進(jìn)而對(duì)低頻振動(dòng)產(chǎn)生良好的抑制效果。然而，當(dāng)前超結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要考慮動(dòng)態(tài)性能，工作頻帶較窄且往往忽略了靜態(tài)承載以及輕質(zhì)的工程需求。因此，需要嚴(yán)格滿足工程裝備的輕量化、抗載荷、結(jié)構(gòu)緊湊的需求，設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)寬低頻振動(dòng)抑制的一體式超結(jié)構(gòu)，這能對(duì)航天器等重大裝備的安全運(yùn)行與性能提升有重要作用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種低頻隔振超結(jié)構(gòu)，該超結(jié)構(gòu)在能夠承載設(shè)備自身重量的同時(shí)，可以很好地隔離主承載方向的線振動(dòng)，并且對(duì)其它方向的線振動(dòng)以及三個(gè)方向的角振動(dòng)都有一定的隔離效果；該隔振超結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕便，容易制備，安裝方便，適用范圍廣。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種低頻隔振超結(jié)構(gòu)，所述超結(jié)構(gòu)包括上安裝面板、下安裝面板和隔振功能結(jié)構(gòu)，隔振功能結(jié)構(gòu)分別與上安裝面板、下安裝面板連接；

隔振功能結(jié)構(gòu)是由超胞周期排列組合而成，超胞由兩個(gè)以上(包含兩個(gè))單胞組成，單胞的主體是線型為正弦的曲梁，曲梁的一端加工有豎直向下的約束凸起，另一端加工有豎直向上的連接凸起，以連接凸起端為旋轉(zhuǎn)中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)形成由兩個(gè)以上(包含兩個(gè))單胞對(duì)稱分布的超胞；其中，單胞中曲梁寬度為D，曲梁跨高為H，曲梁厚度為T，則H/T＝0.1～2，D≥2T。

進(jìn)一步地，單胞中曲梁與連接凸起以及約束凸起之間的連接形式為圓角或倒角。

進(jìn)一步地，超胞中單胞的個(gè)數(shù)為兩個(gè)、三個(gè)或者四個(gè)，即單胞以連接凸起端為旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)180°、120°或者90°，相應(yīng)地，形成雙邊超胞、三邊超胞或者四邊超胞。

進(jìn)一步地，超胞中單胞的個(gè)數(shù)為兩個(gè)時(shí)，所述超結(jié)構(gòu)含有四個(gè)隔振功能結(jié)構(gòu)，四個(gè)隔振功能結(jié)構(gòu)首尾連接形成一個(gè)正方體框架，正方體的上下兩端分別與上安裝面板、下安裝面板對(duì)應(yīng)連接。

進(jìn)一步地，單胞的約束凸起長(zhǎng)度為B，隔振功能結(jié)構(gòu)中相鄰兩個(gè)以上(包含兩個(gè))超胞之間通過約束凸起連接時(shí)，連接兩個(gè)以上超胞的約束凸起的總長(zhǎng)度B₁≥T；隔振功能結(jié)構(gòu)中超胞的約束凸起無相鄰超胞連接時(shí)，該約束凸起長(zhǎng)度B₂≥2T。

進(jìn)一步地，隔振功能結(jié)構(gòu)的材料選用阻尼比小于0.1的材料，如光敏樹脂、合金材料等。