一种承载隔振一体化的板壳超结构及其设计方法.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CN111985135A(43)申请公布日2020.11.24(21)申请号202010844647.8(22)申请日2020.08.20(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号申请人北京空间飞行器总体设计部(72)发明人刘咏泉张云浩周浩张啸雨(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人李鹏威(51)Int.Cl.G06F30/23(2020.01)G06F30/17(2020.01)权利要求书2页说明书5页附图5页(54)发明名称一种承载隔振一体化的板壳超结构及其设计方法(57)摘要本发明公开的一种承载隔振一体化的板壳超结构及其设计方法，属于板壳隔振技术领域。包括板壳和若干微结构组元；微结构组元为等截面块状结构，其截面轮廓线由底边和两条类反正弦函数曲线组成，两条类反正弦函数曲线的交点形成喙尖；微结构组元的底面与板壳连接；若干微结构组元周期性排布组成阵列，分隔振源和被保护对象。当振源激发的弹性波沿板壳从任意方向传播至阵列周围时，微结构组元在弹性波影响下发生弯曲和扭转振动，微结构会对板壳产生力和力矩作用，从而抑制板壳中弹性波的传播，实现了板壳中高频段任意方向入射弹性波的隔离。结构简单，加工方便，能同时对被保护对象和振源进行隔离，兼具良好的承载和隔振能力。CN111985135ACN111985135A权利要求书1/2页1.一种承载隔振一体化的板壳超结构，其特征在于，包括板壳(1)和若干微结构组元(2)；微结构组元(2)为等截面块状结构，其截面轮廓线由底边和两条类反正弦函数曲线组成，两条类反正弦函数曲线的交点形成喙尖；微结构组元(2)的底面与板壳(1)连接；若干微结构组元(2)周期性排布组成阵列(3)分隔振源(4)和被保护对象(5)。2.根据权利要求1所述的承载隔振一体化的板壳超结构，其特征在于，板壳(1)与微结构组元(2)的材质相同且一体成型。3.根据权利要求1所述的承载隔振一体化的板壳超结构，其特征在于，阵列(3)到振源(4)或被保护对象(5)的距离大于振源(4)弹性波的波长。4.根据权利要求1所述的承载隔振一体化的板壳超结构，其特征在于，微结构组元(2)的喙尖背向振源(4)。5.根据权利要求1所述的承载隔振一体化的板壳超结构，其特征在于，微结构组元(2)截面中两条类反正弦函数曲线的表达式为：其中，a为微结构组元(2)底边中点到喙尖水平距离，取值为1/2～1振源(4)弹性波的波长；b为微结构组元(2)的高度，取值为1/2～1振源(4)弹性波的波长；m为大于零的常数，ε为微结构组元(2)底边长度t的函数(ε＝t/am)，s为定义域为[0,a]的自变量，t取值为1/4～1/2振源(4)弹性波的波长。6.根据权利要求1所述的承载隔振一体化的板壳超结构，其特征在于，阵列(3)形成若干个不连通区域，振源(4)和被保护对象(5)分别设在不连通区域内。7.权利要求1～6任意一项所述承载隔振一体化的板壳超结构的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：确定需要隔离的振源(4)的振动频率f；步骤2：建立包括板壳(1)、微结构组元(2)和反射波吸收层的板壳超结构有限元模型；步骤3：用三维实体单元对步骤2建立的板壳超结构有限元模型进行模拟；步骤4：在振源(4)处施加频率为f的入射角不同的弯曲波；步骤5：对阵列(3)中相邻的微结构组元(2)的间隔H和不同入射角进行扫描，计算不同间隔H、不同入射方向的透射率；步骤6：根据步骤5得到的透射率计算不同间隔H对应的弯曲波的平均透射率，并绘制间隔-平均透射率关系曲线；步骤7：在步骤6得到的间隔-平均透射率关系曲线中的低谷区域选择间隔的整数值作为阵列(3)中微结构组元(2)的排列间隔H，完成承载隔振一体化的板壳超结构的设计。8.根据权利要求7所述的承载隔振一体化的板壳超结构的设计方法，其特征在于，步骤1中，板壳超结构有限元模型是根据板壳(1)和微结构组元(2)的材料密度、杨氏模量和泊松比建立的。9.根据权利要求7所述的承载隔振一体化的板壳超结构的设计方法，其特征在于，步骤1中，建立板壳超结构有限元模型时，在一个微结构组元(2)两侧H/2处添加周期性边界条2CN111985135A权利要求书2/2页件。10.根据权利要求7所述的承载隔振一体化的板壳超结构的设计方法，其特征在于，步骤7中，在间隔-平均透射率关系曲线中的低谷区域的中部选择间隔的整数值作为阵列(3)中微结构组元(2)的排列间隔H。3CN111985135A说明书1/5页一种承载隔振一体化的板壳超结构及其设计方法技术领域[0001]本发明属于板壳隔振技术领域，具体涉及一种承载隔振一体化的板壳超结构及其设计方法。背景技术[0002]板壳