[發明專利]一種承載隔振一體化的板殼超結構及其設計方法

在審

• 申請號: 202010844647.8
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN111985135A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 劉詠泉;張云浩;周浩;張嘯雨
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

1.一種承載隔振一體化的板殼超結構，其特征在于，包括板殼(1)和若干微結構組元(2)；微結構組元(2)為等截面塊狀結構，其截面輪廓線由底邊和兩條類反正弦函數曲線組成，兩條類反正弦函數曲線的交點形成喙尖；微結構組元(2)的底面與板殼(1)連接；若干微結構組元(2)周期性排布組成陣列(3)分隔振源(4)和被保護對象(5)。

2.根據權利要求1所述的承載隔振一體化的板殼超結構，其特征在于，板殼(1)與微結構組元(2)的材質相同且一體成型。

3.根據權利要求1所述的承載隔振一體化的板殼超結構，其特征在于，陣列(3)到振源(4)或被保護對象(5)的距離大于振源(4)彈性波的波長。

4.根據權利要求1所述的承載隔振一體化的板殼超結構，其特征在于，微結構組元(2)的喙尖背向振源(4)。

5.根據權利要求1所述的承載隔振一體化的板殼超結構，其特征在于，微結構組元(2)截面中兩條類反正弦函數曲線的表達式為：

其中，a為微結構組元(2)底邊中點到喙尖水平距離，取值為1/2～1振源(4)彈性波的波長；b為微結構組元(2)的高度，取值為1/2～1振源(4)彈性波的波長；m為大于零的常數，ε為微結構組元(2)底邊長度t的函數(ε＝t/a^m)，s為定義域為[0,a]的自變量，t取值為1/4～1/2振源(4)彈性波的波長。

6.根據權利要求1所述的承載隔振一體化的板殼超結構，其特征在于，陣列(3)形成若干個不連通區域，振源(4)和被保護對象(5)分別設在不連通區域內。

7.權利要求1～6任意一項所述承載隔振一體化的板殼超結構的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：確定需要隔離的振源(4)的振動頻率f；

步驟2：建立包括板殼(1)、微結構組元(2)和反射波吸收層的板殼超結構有限元模型；

步驟3：用三維實體單元對步驟2建立的板殼超結構有限元模型進行模擬；

步驟4：在振源(4)處施加頻率為f的入射角不同的彎曲波；

步驟5：對陣列(3)中相鄰的微結構組元(2)的間隔H和不同入射角進行掃描，計算不同間隔H、不同入射方向的透射率；

步驟6：根據步驟5得到的透射率計算不同間隔H對應的彎曲波的平均透射率，并繪制間隔-平均透射率關系曲線；

步驟7：在步驟6得到的間隔-平均透射率關系曲線中的低谷區域選擇間隔的整數值作為陣列(3)中微結構組元(2)的排列間隔H，完成承載隔振一體化的板殼超結構的設計。

8.根據權利要求7所述的承載隔振一體化的板殼超結構的設計方法，其特征在于，步驟1中，板殼超結構有限元模型是根據板殼(1)和微結構組元(2)的材料密度、楊氏模量和泊松比建立的。

9.根據權利要求7所述的承載隔振一體化的板殼超結構的設計方法，其特征在于，步驟1中，建立板殼超結構有限元模型時，在一個微結構組元(2)兩側H/2處添加周期性邊界條件。

10.根據權利要求7所述的承載隔振一體化的板殼超結構的設計方法，其特征在于，步驟7中，在間隔-平均透射率關系曲線中的低谷區域的中部選擇間隔的整數值作為陣列(3)中微結構組元(2)的排列間隔H。