一种负刚度单胞蜂窝减振结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110566620A(43)申请公布日2019.12.13(21)申请号201910938290.7(22)申请日2019.09.30(71)申请人中国海洋大学地址266000山东省青岛市崂山区松岭路238号(72)发明人王树青原新嫣张媛方辉(74)专利代理机构山东济南齐鲁科技专利事务所有限公司37108代理人赵明媚(51)Int.Cl.F16F7/12(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种负刚度单胞蜂窝减振结构(57)摘要本发明公开了一种负刚度单胞蜂窝减振结构，采用粘弹性材料通过3D打印技术制备，包括外部耗能单元和中心耗能单元，整个结构成一体关于中心对称。本发明以粘弹性材料为基础，当外部动载较小时，主要通过外部耗能单元消耗能量，隔离振动；当荷载较大时，中心耗能单元起承载和耗能的作用；使结构在动载下具有高承载力和双级耗能相互转化功能，从而提高结构的承载力、耗能力和可重复使用性。CN110566620ACN110566620A权利要求书1/1页1.一种负刚度单胞蜂窝减振结构，其特征在于，采用粘弹性材料通过3D打印技术制备，包括外部耗能单元和中心耗能单元，整个结构成一体关于中心对称。2.根据权利要求1所述的负刚度单胞蜂窝减振结构，其特征在于，所述外部耗能单元包括：压板、垂直连接梁、横向外弯双曲梁及两侧立柱，压板中部通过垂直连接梁与横向外弯双曲梁顶部连接，立柱上端与横向外弯双曲梁端部连接。3.根据权利要求1所述的负刚度单胞蜂窝减振结构，其特征在于，所述中心耗能单元包括：横约束梁、纵约束梁、纵向内弯双曲梁、菱形牵引梁、水平连接梁，横约束梁端部与纵约束梁端部相连，纵向内弯双曲梁上下端部与横约束梁固结，菱形牵引梁上下端与横约束梁的中部连接，水平连接梁连接菱形牵引梁水平两端和纵向内弯双曲梁的中部，横约束梁与所述外部耗能单元的两侧立柱下端连接，使整个结构成一体。4.根据权利要求2、3任一项所述的负刚度单胞蜂窝减振结构，其特征在于，所述双曲梁为预制无应力双曲梁，由一对方向相反的平行耦合弯曲梁组成，形态类似余弦梁，双曲梁的两端和顶部固结并分别与水平方向相切。5.根据权利要求4所述的负刚度单胞蜂窝减振结构，其特征在于，所述双曲梁的长度与高度之比K表征双曲梁的曲率，双曲梁的曲率设计为8<K<12。6.根据权利要求3所述的负刚度单胞蜂窝减振结构，其特征在于，所述纵向内弯双曲梁顶部在外部耗能单元两侧立柱之外。7.根据权利要求3所述的负刚度单胞蜂窝减振结构，其特征在于，所述约束梁采用两端宽中间窄的变厚度梁。8.根据权利要求3所述的负刚度单胞蜂窝减振结构，其特征在于，所述菱形牵引梁由一对方向相反的三角形波纹梁组成。9.根据权利要求8所述的负刚度单胞蜂窝减振结构，其特征在于，所述三角形波纹梁的三角形顶角为60°，菱形牵引梁厚度与双曲梁厚度t相同。10.根据权利要求1、2、3、6、7、8、9任一项所述的负刚度单胞蜂窝减振结构，其特征在于，所述粘弹性材料为尼龙12。2CN110566620A说明书1/5页一种负刚度单胞蜂窝减振结构技术领域[0001]本发明涉及减振装置设计领域，具体涉及一种负刚度单胞蜂窝减振结构。背景技术[0002]振动广泛存在于自然界中，尤其对船舶、海洋工程结构而言，多数情况下为有害振动，如海洋平台中柴油机、泥浆泵、水泵等机械设备产生的激励不可避免且持续时间长、激励值大，剧烈的振动在高刚度结构中不易衰减且传播快速，不仅会影响设备的正常运行、还会引起结构的疲劳损伤以及危害工作人员的健康。因此，采取有效措施降低有害振动具有重要意义。目前，海洋平台对机械设备产生的局部振动通常采取被动控制技术，如在舱壁铺设粘弹性阻尼层等，但传统的基础隔振和阻尼减振结构不仅质量大，而且都不同程度地增加了结构的整体刚度，使结构的固有频率增大，不利于对中低频振动的控制。因此，一种轻质、高吸能、高刚度的减振装置受到越来越多的关注。[0003]传统的蜂窝夹层板由上下两层高强度的薄面板和中间夹着的蜂窝状芯层组成，具有质量轻、强度高、刚度大、便于成型等优良性能。蜂窝芯层一般采用六边形单胞结构，动载下，蜂窝壁承受压缩荷载，应力快速上升，当超出临界压力后，蜂窝壁在压缩和弯曲荷载下发生塑性变形，结构致密化。由此可见，传统蜂窝板结构通过胞壁发生塑性屈曲吸收能量，但塑性屈曲不可恢复，在一次能量吸收后蜂窝板被压溃，不可重复使用，限制了其能量再吸收和使用寿命。发明内容[0004]本发明针对现有蜂窝板存在的问题，提出了一种新型负刚度单胞蜂窝减振结构。它既能表现出可恢复的弹性屈曲，又能承受较大的荷载，同时消耗大量能量。[0005]本发明目的是由以下技术方案实现的：[0006]一种负刚度单胞蜂窝