CN110985581A

CN110985581A - 斥力型磁力负刚度蜂窝结构

Info

Publication number: CN110985581A
Application number: CN201911402037.6A
Authority: CN
Inventors: 肖登红; 高勇; 周小红; 仝宗凯
Original assignee: Beijing Research Institute of Mechanical and Electrical Technology
Current assignee: Beijing Research Institute of Mechanical and Electrical Technology
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2020-04-10
Anticipated expiration: 2039-12-31
Also published as: CN110985581B

Abstract

本发明提出一种斥力型磁力负刚度蜂窝结构，包括：上部结构和下部结构，所述上部结构和下部结构互为镜像，其磁体磁性互为反向布置，通过支架连接；上部结构由多个相互连接的单胞结构构成；所述单胞结构包括壁板、接头、第一传递杆、第二传递杆、第一弯曲梁、第二弯曲梁、永磁体板；壁板通过第一传递杆与第一弯曲梁连接；第一弯曲梁与第二弯曲梁互为镜像设置；接头设置在第一弯曲梁与第二弯曲梁的两端位置；第二传递杆设置在第一弯曲梁与第二弯曲梁的最短距离处；永磁体板设置在接头、第二传递杆的竖直中间位置的连接线上。本发明通过正负刚度的组合，得到高的静刚度和低的动刚度，可以扩大隔振区间，解决了静位移与隔振效果之间的矛盾。

Description

斥力型磁力负刚度蜂窝结构

技术领域

本发明属于航天器的振动冲击减缓材料技术领域，尤其涉及一种斥力型磁力负刚度蜂窝结构。

背景技术

在航天工程中，由于高性能、轻质量以及结构功能化等方面的要求，复合材料杆件以及蜂窝夹层结构已被广泛地应用；这类材料，刚度较低，柔度较大，他们的变形需要考虑，而对于航天器一些构件则不需要计入其变形，航天器系统就变成了刚体和柔体连接所构成的刚柔耦合动力学系统。同时，为了达到实现减重和结构强度刚度的需求，大量的桁架结构设计应用到了航天器的设计中，这就导致航天器的固有频率分布变得更加复杂。现有技术的震动冲击减缓材料阻尼特性较差，可靠性低，稳健性不高，无法满足航天领域的现有需求。

因此，现有技术需要改进。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种斥力型磁力负刚度蜂窝结构，包括：

上部结构和下部结构，所述上部结构和下部结构互为镜像，且上部结构和下部结构的磁体磁性互为反向布置，上部结构和下部结构通过支架连接；

所述上部结构由多个相互连接的单胞结构构成；

所述单胞结构包括壁板、接头、第一传递杆、第二传递杆、第一弯曲梁、第二弯曲梁、永磁体板；

所述壁板通过所述第一传递杆与所述第一弯曲梁连接，所述第一弯曲梁为均匀的波形结构，所述第一传递杆位于所述壁板的下侧的所述第一弯曲梁距离所述壁板的最短位置；

所述第一弯曲梁与所述第二弯曲梁的结构一致，所述第一弯曲梁与所述第二弯曲梁互为镜像设置；

所述接头设置在所述第一弯曲梁与所述第二弯曲梁的两端位置，用于将所述第一弯曲梁与所述第二弯曲梁连接；

所述第二传递杆设置在所述第一弯曲梁与所述第二弯曲梁的最短距离处，用于将所述第一弯曲梁与所述第二弯曲梁连接；

所述永磁体板设置在所述接头、第二传递杆的竖直中间位置的连接线上，位于所述第一弯曲梁与所述第二弯曲梁的竖直中心线上，所述第一弯曲梁与所述第二弯曲梁以所述永磁体板互为镜像；

所述支架与所述第二弯曲梁的连接位置与所述第一传递杆与所述第一弯曲梁的连接位置对称。

基于本发明的上述斥力型磁力负刚度蜂窝结构的另一个实施例中，所述支架为“H”形结构，。

基于本发明的上述斥力型磁力负刚度蜂窝结构的另一个实施例中，所述第一弯曲梁包括上弯曲梁和下弯曲梁；

所述上弯曲梁与所述下弯曲梁平行；

所述第一传递杆与所述上弯曲梁和所述下弯曲梁连接。

采用本发明的斥力型磁力负刚度蜂窝结构通过相互对称的上部结构和下部结构连接而成，上下部结构分别设置磁性相反的磁体结构，通过正负刚度的组合，得到高的静刚度和低的动刚度，高静刚度使得系统的静变形量很小，低动刚度可以减小系统的固有频率，从而可以扩大隔振区间，就保证了系统既具有软弹簧的隔振优点，又具有较小的固有频率，解决了静位移与隔振效果之间的矛盾。

附图说明

图1为本发明提出的斥力型磁力负刚度蜂窝结构的一个实施例的结构示意图。

图中，1上部结构、11壁板、12接头、13第一传递杆、14第二传递杆、15第一弯曲梁、16第二弯曲梁、17永磁体板、下部结构、支架。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图和实施例对本发明提供的一种斥力型磁力负刚度蜂窝结构进行更详细地说明。

如图1所示，所述斥力型磁力负刚度蜂窝结构包括：

上部结构1和下部结构2，所述上部结构1和下部结构2互为镜像，且上部结构和下部结构的磁体磁性互为反向布置，上部结构1和下部结构2通过支架3连接；

所述上部结构1由多个相互连接的单胞结构构成；

所述单胞结构包括壁板11、接头12、第一传递杆13、第二传递杆14、第一弯曲梁15、第二弯曲梁16、永磁体板17；

所述壁板11通过所述第一传递杆13与所述第一弯曲梁15连接，所述第一弯曲梁15为均匀的波形结构，所述第一传递杆13位于所述壁板11的下侧的所述第一弯曲梁15距离所述壁板11的最短位置；

所述第一弯曲梁15与所述第二弯曲梁16的结构一致，所述第一弯曲梁15与所述第二弯曲梁16互为镜像设置；

所述接头12设置在所述第一弯曲梁15与所述第二弯曲梁16的两端位置，用于将所述第一弯曲梁15与所述第二弯曲梁16连接；

所述第二传递杆14设置在所述第一弯曲梁15与所述第二弯曲梁16的最短距离处，用于将所述第一弯曲梁15与所述第二弯曲梁16连接；

所述永磁体板17设置在所述接头12、第二传递杆14的竖直中间位置的连接线上，位于所述第一弯曲梁15与所述第二弯曲梁16的竖直中心线上，所述第一弯曲梁15与所述第二弯曲梁16以所述永磁体板17互为镜像；

所述支架3与所述第二弯曲梁16的连接位置与所述第一传递杆13与所述第一弯曲梁15的连接位置对称。

由于上部结构1与下部结构2的结构完全一致，因此，下部结构2的结构不再重复说明，上部结构1与下部结构2的不同之处在于，上部结构1与下部结构2的永磁体板17磁性方向相反设置。

本发明实施例的工作原理是：由于上部结构1和下部结构2的磁性方向不同，因此，二者是不同的刚度，即一个是正刚度，另一个必然是负刚度，利用正刚度与负刚度的组合，得到高的静刚度和低的动刚度，负刚度特性由单胞结构提供，正刚度由两块极性反向布置的永磁体板17提供，根据同极相斥的原理，将两块永磁体板17反向布置，则会产生一个较大的恢复力。

负刚度单胞结构在平衡位置处的组合刚度非常小，趋于零，而系统的静刚度又未降低，所以在小幅振动下，系统同时具有高静刚度和低动刚度的特性。高静刚度使得系统的静变形量很小；低动刚度可以减小系统的固有频率，从而可以扩大隔振区间；这样就保证了系统既具有软弹簧的隔振优点，又具有较小的固有频率，解决了静位移与隔振效果之间的矛盾。

对于本领域技术人员而言，显然本发明实施例不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明实施例的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明实施例。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明实施例内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统、装置或终端权利要求中陈述的多个单元、模块或装置也可以由同一个单元、模块或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种斥力型磁力负刚度蜂窝结构，其特征在于，包括：

所述上部结构由多个相互连接的单胞结构构成；

2.根据权利要求1所述的斥力型磁力负刚度蜂窝结构，其特征在于，所述支架为“H”形结构，。

3.根据权利要求1所述的斥力型磁力负刚度蜂窝结构，其特征在于，所述第一弯曲梁包括上弯曲梁和下弯曲梁；

所述上弯曲梁与所述下弯曲梁平行；

所述第一传递杆与所述上弯曲梁和所述下弯曲梁连接。