[发明专利]复合材料负泊松比蜂窝隔振抗冲击装置

说明书

本发明提供了一种复合材料负泊松比蜂窝隔振抗冲击装置，包括：复合材料面板(1)、负泊松比蜂窝芯(2)、外封板(3)、内封板(4)、底封板(5)组成，焊接构成装置整体。该装置底封板与地板通过螺栓连接，机械设备安放于复合材料面板之上，用螺栓连接。本发明可调节参数广，包括复合材料铺层方式，内外封板厚度，负泊松比蜂窝芯层数和角度等，抗冲击性能及低频隔振性能兼顾，克服了传统设备基座笨重低效的缺点，为负泊松比蜂窝结构工程运用开拓了新的领域。

技术领域

本发明涉及隔振抗冲击装置，特别是涉及一种复合材料负泊松比蜂窝隔振抗冲击装置。

背景技术

开发高效轻质隔振抗冲击装置是机械设备噪声及振动舒适性设计研究的前沿课题。传统的隔振抗冲击装置主要有单层隔振系统、双层隔振系统和浮筏隔振系统等。由于单层隔振系统简单有效，因此在工程上应用广泛，但它有明显缺点：(1)当机器的扰动频率较低时，隔振器刚度必须设计得很小，系统稳定性差；(2)设备非刚性、隔振器的高频驻波效应和基础非刚性的综合结果使得传递率曲线在高频时向上翘，并且出现很多共振峰，从而降低了高频区的隔振效果。双层隔振系统要想获得好的隔振效果，除了需精心配置隔振器外，还需提供必要的中间质量，以达到必需的质量比。通常要求质量比大于0.5，最好达到0.8，提供过多的中间质量的开销是不经济和不许可的，从而限制了双层隔振系统的应用。对于浮筏隔振系统，从一般意义上讲，这是一个具有分布质量、分布弹性和分布阻尼的物理系统，因而是一个连续参数系统，要获得该系统的精确解析解十分困难。现阶段在浮筏设计中，采用理论分析或数值计算精确考虑基座非刚性的影响还存在技术处理上的困难，往往需要借助于实测获得必要的数据，大大增加了装置开发成本和周期。除此之外，目前采用的设备弹性安装方式，无论是单层、双层还是浮筏，都是属于被动式隔振，低频段会失效。

经检索，发现如下相关中国专利文献。

专利文献A：三明治防弹夹层板，申请号201210225023.3，公开号102717542A。专利文献A的不足之处是：其提出的夹层板无法作为承力结构，仅仅是具有防护功能。因此，当工作定位为承力用途、解决承力问题时，该加层板没有考虑结构强度问题而只是注重抗爆效果，其结构强度不能解决承力问题，应用面窄。

专利文献B：仿生负泊松比材料及其制备方法，申请号201210018190.0，公开号103214728A。专利文献B的不足之处是：其属于微观材料设计，不存在宏观结构，其技术方案单独不能满足减振，抗冲击(抗爆)以及结构强度等多项使用和设计指标。

本发明与专利文献A和专利文献B相结合后的方案相比，本发明是宏观的主要减振抗冲击装置，不是辅助结构，也不是微观材料设计。本发明综合考虑了减振，抗冲击(抗爆)以及结构强度等多项使用和设计指标。通过不同的结构形式和材料选择，发挥各个部件的属性优势，增强了装置的整体性能。也就是说，本发明提出的复合材料负泊松比蜂窝减振装置是主承力设备，而非功能辅助结构。其使用环境要求其具有足够的结构强度，内封板和外封板的作用就是增加结构刚度，保证使用的安全性和可靠性。本发明适用于需要考虑减振抗冲指标的所有工程领域，应用面广泛。

本发明的技术难点在于：

难点1：技术难点集中于加工制造方面，特别是蜂窝结构制造。

具体难在：在一定的安装空间里，随着蜂窝层数的增加，蜂窝的尺寸也随之减小，普通的焊接方式，例如焊枪焊接，已无法将焊枪伸入蜂窝芯内部，无法保证蜂窝结构的焊接质量，容易出现脱焊情况。

本发明解决该难点所采用的制造方法是：本发明采用真空钎焊或者是整体铸造的方式来制造蜂窝芯。

难点2：技术难点在于蜂窝结构分别与复合材料面板、封板的连接方法。

具体难在：由于蜂窝孔径很小，结构纵深又很大，很难保证与复合材料面板和封板的焊接质量。