[發明專利]一種幾何非線性可調多穩態裝置

有效

• 申請號: 202110666762.5
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113309784B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 楊濤;劉嘉一;宋鵬坤;蔡翔宇;劉卿池
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F16C29/02
• 分類號: F16C29/02;F16C29/00;F16F15/02;F16F15/06
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 屠沛

1.一種幾何非線性可調多穩態裝置，其特征在于：包括矩形框架、多穩態單元、第一連桿、第一質量塊以及第一導軌；

所述矩形框架由上側調節架、下側調節架以及兩側的固定架組成；

所述第一導軌的兩端分別與上側調節架和下側調節架連接，且第一導軌與兩側的固定架的平行設置，上側調節架和下側調節架均可沿第一導軌上下移動，調節間距；

所述第一質量塊滑動設置在第一導軌上；

所述多穩態單元位于在第一導軌與其中一側的固定架之間，其包括支座以及彈性元件；

所述彈性元件為上下對稱的元件，其兩端通過支座分別安裝在上側調節架和下側調節架上；其中心點通過第一連桿與第一質量塊連接；

定義：上側調節架和下側調節架與中心點之間的距離為a，支座與第一導軌之間的距離為b，第一連桿的長度為c；

通過調節a、b、c，便可調節第一質量塊的位移以及穩態個數。

2.根據權利要求1所述幾何非線性可調多穩態裝置，其特征在于：

所述彈性元件為任意形狀的可產生恢復力的元件。

3.根據權利要求2所述幾何非線性可調多穩態裝置，其特征在于：

所述彈性元件包括第二質量塊、第二導軌以及兩個彈簧；

所述第二導軌的一端安裝在固定架的中點，且第二導軌與第一導軌垂直設置；

所述第二質量塊滑動設置在第二導軌上，其相對的兩側分別通過一個線性彈簧與設置在上側調節架和下側調節架上的支座連接；

或者，所述彈性元件為屈曲梁。

4.根據權利要求3所述幾何非線性可調多穩態裝置，其特征在于：所述連桿、第一質量塊和第二質量塊均為任意形狀的剛性元件。

5.基于權利要求1-4任一所述幾何非線性可調多穩態裝置的多穩態振動能量收集系統，其特征在于：

所述第一質量塊和彈性元件上均設置有機電轉換元件。

6.基于權利要求1-4任一所述幾何非線性可調多穩態裝置的多穩態非線性隔振系統，其特征在于：

所述第一質量塊和彈性元件上均設置有機電轉換元件；且在所述第一質量塊上添加承載彈性元件，為第一質量塊提供與其所受重力方向共線、大小相等的恒力。

7.基于權利要求1-4任一所述幾何非線性可調多穩態裝置的多級可調多穩態系統，其特征在于：還包括連桿導軌裝置，

所述第一質量塊和彈性元件上均設置有機電轉換元件；

所述連桿導軌裝置包括第三導軌和第三質量塊；

所述第三導軌垂直于所述第一導軌；

所述第三質量塊滑動設置在第三導軌上，并通過第二連桿與第一質量塊連接。

8.根據權利要求7所述多級可調多穩態系統，其特征在于：

在所述連桿導軌裝置的另一側，對稱設置有所述幾何非線性可調多穩態裝置，該裝置中的第一導軌與第三導軌垂直，第一質量塊通過第三連桿與第三質量塊連接。

9.根據權利要求8所述多級可調多穩態系統，其特征在于：

根據需要，依次添加多個連桿導軌裝置和幾何非線性可調多穩態裝置；

其中，第s級多穩態系統的穩態數目m＝n*2^s-1，n為多穩態單元的穩態數目。

10.根據權利要求9所述多級可調多穩態系統，其特征在于：

所述機電轉換元件采用電磁式機電轉換元件或壓電式機電轉換元件。