[实用新型]一种具有准零刚度的非线性超材料隔振器

权利要求书

1.一种具有准零刚度的非线性超材料隔振器，其特征在于，所述隔振器由结构件和隔振部件组成，所述隔振部件起隔振和缓冲作用，采用具有一定承载能力的高分子材料，隔振部件内部具有由超材料单胞周期性排列而成超材料结构，超材料单胞的几何外形类似于半个六边形，超材料结构是由超材料单胞在垂向和水平方向周期阵列得到；所述结构件采用金属材料，结构件与隔振部件之间采用机械锁固与胶结的复合方式连接。

2.如权利要求1所述的具有准零刚度的非线性超材料隔振器，其特征在于，所述隔振部件中超材料单胞的结构构型是二维结构在第三维方向上的拉伸投影而成；所述几何外形由竖臂、柔性铰链、斜臂和抗拉连接杆组成，几何外形具有六个约束参数：斜臂和水平方向的夹角角度θ，斜臂壁厚t_l，竖臂壁厚t_h，柔性铰链处的半径R_r，斜臂和抗拉连接杆交汇处倒圆半径R_f和超材料单胞的深度D。

3.如权利要求1或2所述的具有准零刚度的非线性超材料隔振器，其特征在于，所述隔振部件的基材压缩模量为15～400MPa，所述超材料单胞沿水平方向几何对称，其斜臂长度L的取值范围为2～100mm，所述斜臂与水平方向之间的夹角θ的取值范围为1～15°，所述斜臂的壁厚t_l的取值范围为1.5～20mm，超材料单胞两条斜臂之间的柔性铰链处的半径R_r为1.5～30mm，斜臂与竖臂连接处的内切圆半径R_f为1.5～30mm，所述竖臂的壁厚t_h范围为1.5～25mm，所述单胞内轮廓的贯穿深度D的取值范围为20～400mm；超材料隔振部件的层数m范围为≥1层，超材料隔振部件的列数范围为≥1列。

4.如权利要求3所述的具有准零刚度的非线性超材料隔振器，其特征在于，所述结构件包括上端盖、金属骨架和下底板，结构件起承载、传力和固定隔振器的作用。

5.如权利要求4所述的具有准零刚度的非线性超材料隔振器，其特征在于，所述超材料单胞在垂直方向和水平方向上周期性延拓，在垂直方向上，为了保证多层超材料单胞的可延续性以及空洞的可加工性，单胞在垂直方向上作倾斜向上周期性排布，水平方向可无限列排布单胞结构。

6.如权利要求5所述的具有准零刚度的非线性超材料隔振器，其特征在于，所述胶结的复合方式连接是通过向隔振部件植入金属骨架，骨架上开设螺纹孔，隔振部件与金属结构件配合面涂敷粘接剂，随后通过螺栓紧固，形成“金属结构件/粘接剂/隔振部件”三层夹板机构来实现结构部件与隔振部件的连接。

7.如权利要求6所述的具有准零刚度的非线性超材料隔振器，其特征在于，所述隔振部件的超材料单胞结构采用数控微铣削或金刚石线慢走丝切割加工；所述结构部件材料选用高强钢材料，采用铸造和焊接的方法加工成形，对隔振部件起连接作用。

8.如权利要求7所述的具有准零刚度的非线性超材料隔振器，其特征在于，所述柔性铰链位于所有单胞斜臂与竖臂连接处，其厚度小于斜臂厚度，起降低具备应力以及辅助调节所非线性的作用。