[发明专利]一种梯度压扭储能减振结构

说明书

本发明公开了一种梯度压扭储能减振结构，压扭单胞能够在受到载荷时将载荷方向发生旋转，多个压扭单胞阵列设置构成一层储能减振单元，多层储能减振单元依次叠加设置构成梯度压扭储能减振结构；压扭单胞从上至下依次包括上面板，压扭结构，下面板和底板，压扭结构包括多个，多个压扭结构叠加设置在上面板和下面板之间。本发明实现了将冲击能量转化为结构自身转动能量和配重转动能量，大幅提高了传统结构的吸能效率，同时结构在旋转过程中可以通过传动手段进一步吸收转动能量，并且结构可设计性强，可通过提高单胞的斜杆数量来提高结构的刚度和强度，使其具有更广的应用空间。

技术领域

本发明属于机械超材料技术领域，具体涉及一种梯度压扭储能减振结构。

背景技术

自21世纪初期以来，超材料已经逐渐发展为新兴材料技术中一个重要的分支。超材料是一种通过设计材料内部微观结构从而认为控制材料的各种性能以获得预期的功能。目前超材料在声学方面，光学方面，热传导方面，吸能耗能方面等都展现出了杰出的优势，在航空航天领域，生物医疗领域，能源动力领域，交通运输领域等发挥着至关重要的作用。

超材料的设计可总结为“单胞设计+单胞组合”的方式，其中单胞可理解为超材料的微观结构中的最小单元，而整体的超材料则是由数个单胞排列组合而成，有些时候还需对这些单胞的具体参数进行梯度设计以及预加缺陷用于实现理想的功能。

目前超材料在减振方面有着诸多应用，并且表现出不错的性能，解决了传统减振器的尺寸无法复杂设计的缺陷，同时提供了密度更低的解决方案。但是目前减振超材料多集中于使用粘弹性材料进行超材料的设计，使振动过程中的能量在粘弹性耗散中转化为内能，减振能力和效率有待提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种梯度压扭储能减振结构，突破传统减振超材料设计中的思维定式，将冲击及振动的能量不仅转化为内能，将其进一步转化为质量块的动能，同时结合压扭效应、材料粘弹性特性以及超材料的结构设计方法，将能量转变为内能和动能，进一步提高了整体结构的减振效率。同时，梯度化的设计逐步提高了结构组件的扭转速度，可将部分冲击动能加速转化为配重元件的旋转动能，并实现能量的回收和存储。

本发明采用以下技术方案：

一种梯度压扭储能减振结构，包括压扭单胞，压扭单胞能够在受到载荷时将载荷方向发生旋转，多个压扭单胞阵列设置构成一层储能减振单元，多层储能减振单元依次叠加设置构成梯度压扭储能减振结构；

压扭单胞从上至下依次包括上面板，压扭结构，下面板和底板，压扭结构包括多个，多个压扭结构叠加设置在上面板和下面板之间。

具体的，多层压扭结构采用梯度化结构设置，相邻两层压扭结构之间分别通过中间杆与边缘杆连接。

进一步的，中间杆与边缘杆所成的夹角θ自上而下递减设置。

具体的，底板与下面板之间通过轴承连接。

进一步的，轴承与下面板和底板之间为过盈配合连接。

具体的，压扭结构与下面板之间设置有配重。

进一步的，配重与下面板之间，以及压扭结构与下面板之间采用活动方式连接，或为一体成型结构。

具体的，上面板与压扭结构活动连接，或为一体成型结构。

具体的，压扭结构至少包括5层。

具体的，压扭单胞为正方形、圆形或六边形结构。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：