[發(fā)明專利]材料與功能一體化SMA點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、隔振器及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011001572.3
• 申請(qǐng)日: 2020-09-22
• 公開（公告）號(hào): CN112343195B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柏龍;任文鑫;陳曉紅;張俊芳;龔程;孫園喜;彭艷;羅均;蒲華燕;謝少榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): E04B1/98
• 分類號(hào): E04B1/98;E04H9/02;E01D19/04
• 代理公司: 深圳國聯(lián)專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 44465
• 代理人: 晏達(dá)峰

本發(fā)明公開了一種材料與功能一體化SMA點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、隔振器及其制作方法，其中，SMA點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)包括在三維空間內(nèi)周期性有序排列并相互連接的若干個(gè)點(diǎn)陣單胞；所述點(diǎn)陣單胞采用形狀記憶合金材料制作；該點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的制備方法是使用樹脂為母材，通過增材制造方式獲得點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的熔模，鑄模后用高溫氣化熔模后獲得點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)型腔，再填充液態(tài)形狀記憶合金、冷卻后進(jìn)行表面硅酮樹脂涂層處理。同時(shí)本發(fā)明將SMA點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)應(yīng)用于隔振器產(chǎn)品中，其既能實(shí)現(xiàn)剛度/頻率可調(diào)控，又具有良好自回復(fù)能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及一種點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、采用該點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的隔振器以及該點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的制作方法。該點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)以具有力學(xué)特性隨溫度變化而變化的形狀記憶合金作為母材，實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)剛度可調(diào)，結(jié)構(gòu)頻率可變的功能性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)

震源的外界激勵(lì)是造成機(jī)械產(chǎn)品精密度降低甚至設(shè)備損壞的重要原因，減震技術(shù)在制造領(lǐng)域發(fā)揮著日益重要的作用。常規(guī)隔震材料往往剛度固定，在面對(duì)多種頻率震源沖擊時(shí)存在低頻振動(dòng)被放大的問題，且產(chǎn)生大變形后不能回復(fù)原狀而需要更換，導(dǎo)致使用壽命低。對(duì)此，公開號(hào)為CN201711384387.5的專利-一種變剛度三維隔震支座公布了一種隔震器件，所用的豎向隔震墊、隔震墊圈和水平隔震環(huán)所采用的金屬橡膠材質(zhì)，解決了傳統(tǒng)的普通橡膠支座耐久性差、自回復(fù)能力弱的技術(shù)問題，但其受載后由于塑性變形，仍存在殘余變形的問題。對(duì)此，公開號(hào)為CN201820626943.9的專利-一種鉛芯金屬橡膠支座中采用了鎳鈦形狀記憶合金金屬橡膠，除了具備普通金屬橡膠的優(yōu)勢(shì)外，還具有變形自回復(fù)的特性，可以大大提高元件的減震效率和使用壽命。但隨著變形幅值的增加，金屬橡膠內(nèi)部絲線間摩擦力和材料相對(duì)密度的變化，導(dǎo)致其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系表現(xiàn)出較強(qiáng)的非線性，影響其自回復(fù)能力。故震動(dòng)抑制亟需尋找一種既能實(shí)現(xiàn)剛度/頻率可調(diào)控，又具有良好自回復(fù)能力的減震材料。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有減震器件材料應(yīng)對(duì)多種震源時(shí)存在無法主動(dòng)調(diào)整剛度/頻率的問題，導(dǎo)致器件固有頻率附近的震動(dòng)被放大或是減震性能不足，創(chuàng)新性地提出一種材料與功能一體化SMA點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)及制作方法，可以在有效減震的同時(shí)避免低頻振動(dòng)放大，實(shí)現(xiàn)減震材料剛度、頻率的主動(dòng)控制。

本發(fā)明的材料與功能一體化SMA點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，包括在三維空間內(nèi)周期性有序排列并相互連接的若干個(gè)點(diǎn)陣單胞；所述點(diǎn)陣單胞采用形狀記憶合金材料制作。

進(jìn)一步，所述形狀記憶合金材料為鎳鈦合金。

進(jìn)一步，所述點(diǎn)陣單胞為菱形十二面體點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)；點(diǎn)陣單胞的桿徑為0.4mm，棱長為4mm；

本發(fā)明還公開了所述的SMA點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟：

s1.利用計(jì)算機(jī)輔助軟件構(gòu)建所述SMA點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的三維模型；

s2.以樹脂塑母材，采用增材制造技術(shù)制作所述SMA點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的熔模；

s3.將所述熔模埋入砂箱使其高溫氣化后形成所述SMA點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的型腔；

s4.通過在所述型腔中澆筑鎳鈦記憶合金液態(tài)金屬；將冷卻后將成型出的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)進(jìn)行表面硅酮樹脂涂層處理。

本發(fā)明還公開了一種采用所述SMA點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的隔振器，包括上支座板、下支座板、設(shè)置于所述上支座板與下支座板之間的芯體、外套于所述芯體的隔振環(huán)，以及用于對(duì)所述隔振環(huán)通電加熱的外部可控直流電源；所述隔振環(huán)采用所述SMA點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)制作；所述上支座板和下支座板設(shè)有用于連接結(jié)構(gòu)物的螺紋孔；所述上支座板、下支座板和芯體進(jìn)行絕緣涂層處理；所述外部可控直流電源通過設(shè)置于隔振環(huán)頂部和底部的石墨蒙皮對(duì)隔振環(huán)進(jìn)行通電。

本發(fā)明的有益效果為：

1.本發(fā)明的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)可替代傳統(tǒng)金屬橡膠等減振材料，具有一定彈性，避免內(nèi)部絲線間摩擦力和材料相對(duì)密度的變化及受載后殘余變形大的問題。