[实用新型]一种具有准零刚度的非线性超材料隔振器

说明书

本实用新型公开了一种具有准零刚度的非线性超材料隔振器，属于超材料和减振降噪技术领域。隔振器由结构件和隔振部件组成，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；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。本实用新型能够实现隔振器的准零刚度非线性特征，在保证系统稳定性的情况下，大大降低了隔振器的固有频率，有效提高隔振效果。

技术领域

本实用新型属于超材料和减振降噪技术领域，特别涉及一种具有准零度刚度的非线性超材料隔振器。

背景技术

随着工业的发展，机械设备逐渐大型化、高速化、复杂化，振动和噪声问题日趋突出。舰船作为海权争夺的最主要平台，对水声隐身性能的要求日益升高，而机械振动和噪声是舰船隐蔽航行时的主要噪声源之一。使用隔振器来隔离振动传递成为一种切实可行的减振降噪方法。由隔振原理可知，隔振元器件的刚度越小，隔振效果越好，但对于当前使用最为广泛的橡胶隔振器，刚度越小，横向稳定性越差，往往为了保证系统的稳定性而不得不牺牲隔振效果。准零刚度隔振技术是一种新的隔振技术，是通过正负刚度并联的方式实现准零刚度，目前很多研究者根据各种正负刚度并联结构，设计制作了多种多样的准零刚度隔振机构，取得了优异的隔振效果，然而目前准零刚度机构存在很多的弊端，机构需要装配的部件，以及辅助装置往往比较多，结构复杂，另外，从发表的文献来看，准零刚度机构只能实现单一方向的隔振，主振方向外其他方向的稳定性较差，很难实现工程应用，因此需要进一步探索新型、简单、可靠的准零刚度隔振元器件，以适应武器装备大载荷低频隔振的工程应用要求。

超材料设计方法是近十年来新兴的一种颠覆性技术，超材料具有天然材料所不具备的超常物理性质，通过在材料关键物理尺度上的结构有序设计，突破某些表观自然规律的限制，从而获得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能。采用超材料的结构设计技术来实现准零刚度非线性特征，是近年提出的一种新思想。由于超材料的三向刚度具有可设计性，在保证横向刚度情况下，能在主振方向实现极低的刚度，大大提高隔振性能，而且相比较准零刚度机构，准零刚度超材料隔振器具有结构简单、可靠工程应用性强的特点。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种具有准零刚度的非线性超材料隔振器，能够实现隔振器的准零刚度非线性特征，在保证系统稳定性的情况下，大大降低了隔振器的固有频率，有效提高隔振效果。

一种具有准零刚度的非线性超材料隔振器，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。

进一步地，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；所述几何构型由竖臂、柔性铰链、斜臂和抗拉连接杆组成，几何构型具有六个约束参数：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。