CN110081111A - 一种含有柔性铰链的多韧带手性结构 - Google Patents
一种含有柔性铰链的多韧带手性结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110081111A CN110081111A CN201910456299.4A CN201910456299A CN110081111A CN 110081111 A CN110081111 A CN 110081111A CN 201910456299 A CN201910456299 A CN 201910456299A CN 110081111 A CN110081111 A CN 110081111A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ligament
- flexible hinge
- chiral structures
- band gap
- structures containing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 title claims abstract description 58
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 abstract description 13
- 238000013016 damping Methods 0.000 abstract description 9
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 abstract description 2
- 230000010358 mechanical oscillation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F2230/00—Purpose; Design features
- F16F2230/34—Flexural hinges
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
本发明提供了一种含有柔性铰链的多韧带手性结构，具体涉及机械振动领域。一种含有柔性铰链的多韧带手性结构由周期排列的胞元结构组成；胞元包括：圆环节点，与圆环节点相切的韧带，韧带上设置有柔性铰链；通过调整柔性铰链在韧带上的数量和位置，可以改变韧带与圆环节点的约束参数，进而改变胞元的固有频率特性，最终改变多韧带手性结构的带隙特性，实现多韧带手性结构带隙减振可设计性。与传统的多韧带手性结构相比，本发明通过改变柔性铰链的参数，以及柔性铰链的数量和位置，调整多韧带手性结构的带隙特性，具有带隙特性可设计性好，适用于不同频率的振动减振场合，调节简单，易于加工等特点。
Description
技术领域
本发明属于机械振动领域，具体涉及一种含有柔性铰链的多韧带手性结构。
背景技术
蜂窝结构的多胞材料具有出色的比强度和优异的可设计性等优点。多韧带手性结构是由多个胞元周期重复排列而成的蜂窝型拓扑结构，胞元包括圆环节点以及与圆环节点相切的韧带。多韧带手性结构是蜂窝结构的一种，具有负泊松比效应，该结构通过韧带的缠绕变形吸收冲击载荷，存储能量，然后通过释放能量实现展开。根据每个节点上韧带数目的不同，常见的手性结构可以分为三类：三韧带手性结构、四韧带手性结构和六韧带手性结构。多韧带手性结构除了具有普通蜂窝夹层结构的优点外，还具有可设计的带隙特性，包括带隙起始频率以及带隙宽度等。手性结构因其独特的几何形状和结构性能而广泛用于航天航空、交通和军事等重要领域。特别是在需要减振隔振的场合，手性结构引起了研究人员的重视,如水下设备受冲击时，多韧带手性结构作为包覆层可以起到很好的减振和隔振效果。近年来，国内外学者对手性结构的力学性能包括静力学性能和动力学性能展开研究，希望在轻质的基础上，提高隔振减振性能。
目前技术的缺点：目前多韧带手性结构的带隙特征调整，主要通过调整以下参数实现：韧带厚度，韧带宽度，圆环节点直径以及圆环节点填充材料等。每个参数对带隙特性的影响有限，往往需要同时调整多个参数才能得到需要的带隙特性，带隙特性控制比较困难。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种含有柔性铰链的多韧带手性结构。柔性机构是利用材料的弹性变形传递或转换运动、力或能量的新型机构。根据柔性机构的特点，韧带上设置柔性铰链可以影响韧带的变形，进而影响其减振吸能作用。利用柔性铰链机构无间隙、无机械摩擦及可存储弹性能量等特点，通过改变柔性铰链的位置及数量，实现泊松比、面内杨氏模量、面外杨氏模量、剪切模量等参数的调整，影响胞元固有频率，最终改变多韧带手性结构的带隙特征，改善带隙特性可设计性。
本发明提供的一种含有柔性铰链的多韧带手性结构，包括如下组成部分：所述的多韧带手性结构由胞元组成，胞元包括圆环节点，与圆环节点相切的韧带，以及设置在韧带上的柔性铰链。
所述的多韧带手性结构承受外界的冲击载荷时，多韧带手性结构发生整体变形，韧带缠绕圆环节点。调节柔性铰链的位置以及增加柔性铰链的数量，可以调节手性结构的带隙特性。
本发明相对现有技术具有如下优点和积极效果：
(1)本发明基于欧拉梁屈曲原理，通过改变柔性铰链的位置和数量，改变胞元固有频率，调节带隙特性，实现和改善了带隙特性的可设计性。
(2)本发明可以在不改变韧带厚度、韧带宽度、圆环节点直径以及圆环节点填充材料等参数情况下，实现带隙特性调整，具有结构简单、设计灵活等优点。
附图说明
图1为本发明实施例中含有柔性铰链的多韧带手性结构的胞元结构图。
图中：
1.圆环节点；2.柔性铰链；3.韧带。
图2是图1中柔性铰链2的放大示意图。
图3为本发明实施例中含有柔性铰链的多韧带手性结构的胞元周期排列示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的目的在于设计一种含有柔性铰链的多韧带手性结构，达到减振隔振效果。
本发明提供一种含有柔性铰链的多韧带手性结构，如图1、图2、图3所示，所述的多韧带手性结构由胞元组成，胞元包括圆环节点1，与圆环节点相切的韧带3，以及设置在韧带上的柔性铰链2，多个胞元周期重复排列组成多韧带手性结构。
所述的与圆环节点相切的韧带3，一般为3个以上。
所述的设置在韧带上的柔性铰链2，一般为1个以上。
采用本发明一种含有柔性铰链的多韧带手性结构的工作过程。
当需要对某些频率进行减振隔振时，通过调节柔性铰链2的位置和改变柔性铰链2的数量，可以改变韧带3与圆环节点1的连接约束形式，从而影响胞元的固有频率，进而改变多韧带手性结构的带隙特征包括带隙起始频率以及带隙宽度，最终实现对指定频率减振隔振的目的。
Claims (5)
1.一种含有柔性铰链的多韧带手性结构，其特征在于：所述的多韧带手性结构由胞元组成，胞元包括圆环节点，与圆环节点相切的韧带，以及设置在韧带上的柔性铰链。
2.根据权利要求1所述的一种含有柔性铰链的多韧带手性结构，其特征在于：多个胞元周期重复排列。
3.根据权利要求1所述的一种含有柔性铰链的多韧带手性结构，其特征在于：与每个圆环节点相切的韧带数量，3个以上。
4.根据权利要求1所述的一种含有柔性铰链的多韧带手性结构，其特征在于：设置在韧带柔性铰链的数量，1个以上。
5.根据权利要求1所述的一种含有柔性铰链的多韧带手性结构，其特征在于：柔性铰链设置在韧带上，通过改变柔性铰链在韧带上的位置和数量，可以改变胞元的固有频率，影响胞元的变形，从而改变多韧带手性结构的带隙特征。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910456299.4A CN110081111B (zh) | 2019-05-29 | 2019-05-29 | 一种含有柔性铰链的多韧带手性结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910456299.4A CN110081111B (zh) | 2019-05-29 | 2019-05-29 | 一种含有柔性铰链的多韧带手性结构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110081111A true CN110081111A (zh) | 2019-08-02 |
| CN110081111B CN110081111B (zh) | 2024-08-09 |
Family
ID=67422458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910456299.4A Active CN110081111B (zh) | 2019-05-29 | 2019-05-29 | 一种含有柔性铰链的多韧带手性结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110081111B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115783117A (zh) * | 2022-11-21 | 2023-03-14 | 中国船舶集团有限公司第七0三研究所 | 一种基于多胞手性周期结构的复合材料隔冲装置 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1788273A1 (fr) * | 2005-11-21 | 2007-05-23 | ARCELOR France | Structures macro-cellulaires pour l'absorption d'énergie et procédé de fabrication de telles structures |
| CN101813156A (zh) * | 2010-04-20 | 2010-08-25 | 江苏工业学院 | 一种柔性高精度空间减振台 |
| US20110240194A1 (en) * | 2010-04-01 | 2011-10-06 | Summers Joshua D | Chiral honeycomb meso-structures for shear flexure |
| CN102748420A (zh) * | 2012-06-26 | 2012-10-24 | 上海交通大学 | 基于波型转换和振动局域的手性结构周期浮筏 |
| CN104141722A (zh) * | 2014-08-01 | 2014-11-12 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于形状记忆合金带隙可调的声子晶体隔振器 |
| CN104308639A (zh) * | 2014-10-14 | 2015-01-28 | 青岛理工大学 | 移动的柔性约束非阻塞阻尼减振降噪装置 |
| CN104776142A (zh) * | 2015-04-09 | 2015-07-15 | 江苏高精机电装备有限公司 | 塔式浮筏隔振装置 |
| WO2018189719A1 (en) * | 2017-04-13 | 2018-10-18 | Lead Tech S.R.L. | Multistable, compressible, composite metamaterial with articulated elements and which can be made with 3d printing processes |
| CN210290569U (zh) * | 2019-05-29 | 2020-04-10 | 北京林业大学 | 一种含有柔性铰链的多韧带手性结构 |
-
2019
- 2019-05-29 CN CN201910456299.4A patent/CN110081111B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1788273A1 (fr) * | 2005-11-21 | 2007-05-23 | ARCELOR France | Structures macro-cellulaires pour l'absorption d'énergie et procédé de fabrication de telles structures |
| US20110240194A1 (en) * | 2010-04-01 | 2011-10-06 | Summers Joshua D | Chiral honeycomb meso-structures for shear flexure |
| CN101813156A (zh) * | 2010-04-20 | 2010-08-25 | 江苏工业学院 | 一种柔性高精度空间减振台 |
| CN102748420A (zh) * | 2012-06-26 | 2012-10-24 | 上海交通大学 | 基于波型转换和振动局域的手性结构周期浮筏 |
| CN104141722A (zh) * | 2014-08-01 | 2014-11-12 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于形状记忆合金带隙可调的声子晶体隔振器 |
| CN104308639A (zh) * | 2014-10-14 | 2015-01-28 | 青岛理工大学 | 移动的柔性约束非阻塞阻尼减振降噪装置 |
| CN104776142A (zh) * | 2015-04-09 | 2015-07-15 | 江苏高精机电装备有限公司 | 塔式浮筏隔振装置 |
| WO2018189719A1 (en) * | 2017-04-13 | 2018-10-18 | Lead Tech S.R.L. | Multistable, compressible, composite metamaterial with articulated elements and which can be made with 3d printing processes |
| CN210290569U (zh) * | 2019-05-29 | 2020-04-10 | 北京林业大学 | 一种含有柔性铰链的多韧带手性结构 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115783117A (zh) * | 2022-11-21 | 2023-03-14 | 中国船舶集团有限公司第七0三研究所 | 一种基于多胞手性周期结构的复合材料隔冲装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110081111B (zh) | 2024-08-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yang et al. | Nonlinear vibration energy harvesting and vibration suppression technologies: Designs, analysis, and applications | |
| US11074901B2 (en) | Phononic crystal vibration isolator with inertia amplification mechanism | |
| CN108346421B (zh) | 一种内置微穿孔板的蜂窝夹层吸声结构 | |
| CN107657132B (zh) | 一种针对复杂结构的瞬态能量响应高精度预示方法 | |
| CN102493570B (zh) | 多级串联防屈曲支撑及制作方法 | |
| CN108488309A (zh) | 一种周期复合结构点阵材料 | |
| CN110388406A (zh) | 轴承式运动解耦三维隔振支座 | |
| CN110081111A (zh) | 一种含有柔性铰链的多韧带手性结构 | |
| CN205242668U (zh) | 剪切型金属屈服阻尼器 | |
| CN210290569U (zh) | 一种含有柔性铰链的多韧带手性结构 | |
| Geng et al. | A state-of-the-art review on the dynamic design of nonlinear energy sinks | |
| CN204200999U (zh) | 一种声子晶体减振齿轮 | |
| CN115783117A (zh) | 一种基于多胞手性周期结构的复合材料隔冲装置 | |
| CN209096160U (zh) | 一种多频带选控的中低频吸隔振超颖材料 | |
| CN118049453A (zh) | 一种复合型bcc-b点阵隔振结构 | |
| CN202258383U (zh) | 一种聚氨酯泡沫角锥吸波材料 | |
| CN105507133A (zh) | 一种钢管填充混凝土型开孔平板芯材屈曲约束支撑 | |
| CN216742610U (zh) | 一种复合型分级屈服阻尼器 | |
| Huang et al. | An L-shaped and bending-torsion coupled beam for self-adaptive vibration energy harvesting | |
| CN206859449U (zh) | 一种多耗能方式相结合的空间阻尼器 | |
| CN202641871U (zh) | 一种横隔板加强的薄壁能量吸收管 | |
| CN110688780A (zh) | 一种基于仿生原理的新型缓冲结构 | |
| CN111055547B (zh) | 一种复合梯度层级类蜂窝夹芯结构 | |
| CN111055548B (zh) | 一种形内自相似梯度层级类蜂窝夹芯结构 | |
| CN113374630A (zh) | 一种用于水平轴风电机组的叶片减震装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |