CN114396447B - 一种具有零泊松比特性的减振结构 - Google Patents

一种具有零泊松比特性的减振结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种具有零泊松比特性的减振结构，包括：胞体，由两个相互平行且正对设置的面板及设置在两个面板之间的支撑板组成，支撑板设有多个且均匀间隔设置；加强筋，设置在胞体的中心且与面板平行设置，加强筋与多个所述支撑板均连接；所述支撑板和所述加强筋均由弹性材料制成可产生形变；本发明胞体在受到外部载荷压力时，胞体外侧的支撑板发生弯曲，向内产生横向力，推动加强筋向内旋转，同时拉扯对应的支撑板，使支撑板受力趋向均匀，并向内收缩，不但可以提高胞体的受冲击时的稳定性，而且收缩到最后会形成一个以上下两个面板为平面的饼状体，在受到过大的载荷冲击时，不容易导致整个结构压溃或者撕裂破坏，具有更高的安全性。

Description

一种具有零泊松比特性的减振结构
技术领域
本发明涉及零泊松比结构技术领域，尤其是涉及一种具有零泊松比特性的减振结构。
背景技术
随着工业技术的发展，我们生活以及生产中出现越来越多的振动源，振动源的振动传导会给我们生活带来许多麻烦，所传导的振动不仅会影响仪器的正常工作，严重时还会损坏仪器设备以及设备附近的建筑；而且振动时还会产生噪音影响人们的生活以及健康。
泊松比是指材料在单向受拉或受压时，横向正应变与轴向正应变的绝对值的比值，也叫横向变形系数，它是反映材料横向变形的弹性常数。零泊松比代表横向正应变与轴向正应变的绝对值的比值为零，即该材料在受到横向力时，其轴向变化为零。相比于正泊松比材料，零泊松比的材料具有较高的面外刚度、变形能力强、重量轻等优点，被国内外研究者喜爱，同时由于其受到冲击或者载荷时产生的弯曲能吸收更多能量且整体外形不发生大的改变而被常用于隔声隔振领域。
目前，国内外对零泊松比材料的研究颇有起色，但仍有待于深入研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有零泊松比特性的减振结构，该具有零泊松比特性的减振结构能够解决上述问题；
本发明提供一种具有零泊松比特性的减振结构，包括：
胞体，由两个相互平行且正对设置的面板及设置在两个所述面板之间的支撑板组成，所述支撑板设有多个且均匀间隔设置；
加强筋，设置在所述胞体的中心且与所述面板平行设置，所述加强筋与多个所述支撑板均连接；
所述支撑板和所述加强筋均由弹性材料制成可产生形变；
两个所述面板受力相互靠近时，所述支撑板向内弯曲并带动所述加强筋旋转，所述加强筋旋转拉动所述支撑板使多个所述支撑板受力均匀。
在优选的实施方案中，所述面板为至少设有八条边的正多边形，且正多边形的边数为偶数。
在优选的实施方案中，所述支撑板的数量为所述面板边数的1/2，所述支撑板设置在所述面板的边缘用于连接两个所述面板，每个所述支撑板均与所述面板的其中一个单边对应，所述支撑板的宽度为L3，所述面板的单边长度为L1，L1=L3。
在优选的实施方案中，所述支撑板为向内弯曲的弧形，其内侧与所述面板之间的夹角为∠β，∠β<90°。
在优选的实施方案中，∠β=40°-60°。
在优选的实施方案中，所述面板的厚度为a1，所述支撑板的内外半径分别为R1和R2，（R2-R1）≤a1，所述支撑板的长度不大于√2L1。
在优选的实施方案中，所述加强筋包括设置在所述胞体中心的圆环和若干与所述圆环外径相切的连接杆，所述连接杆的一端与所述圆环连接，另一端与所述支撑板的内壁连接。
在优选的实施方案中，所述加强筋的厚度为a2，其中a2=2*(R1-R2)。
在优选的实施方案中，所述连接杆的宽度为a3，其中a3≤1.5a2；所述圆环的外环半径为R3，其中（R3+2ba3）＜1/2L1，b为所述连接杆的条数。
在优选的实施方案中，包括底板，所述底板上设有用于固定所述胞体的凹槽，所述胞体设置在所述底板上。
本发明的技术方案胞体在受到外部载荷压力时，胞体外侧的支撑板发生弯曲，向内产生横向力，推动加强筋向内旋转，同时拉扯对应的支撑板，使支撑板受力趋向均匀，并向内收缩，不但可以提高胞体的受冲击时的稳定性，而且收缩到最后会形成一个以上下两个面板为平面的饼状体，在受到过大的载荷冲击时，不容易导致整个结构压溃或者撕裂破坏，具有更高的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述的胞体的结构示意图；
图2为本发明所述的胞体内部的结构示意图；
图3为本发明所述的胞体的俯视图；
图4为本发明所述的胞体的正视图；
图5为图4局部放大图；
图6为本发明所述的加强筋的结构示意图；
图7为本发明所述的底板的结构示意图；
附图标记说明：
1、胞体；2、面板；3、支撑板；4、加强筋；5、圆环；6、连接杆；7、底板；8、凹槽。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-7所示，本发明提供一种具有零泊松比特性的减振结构，包括：
胞体1，由两个相互平行且正对设置的面板2及设置在两个面板2之间的支撑板3组成，支撑板3设有多个且均匀间隔设置，两个面板2水平设置用于承受压力，支撑板3设置在面板2的边缘用于连接两个面板2；
加强筋4，设置在胞体1的中心且与面板2平行设置，加强筋4与多个支撑板3均连接；
支撑板3和加强筋4均由弹性材料制成可产生形变，如316奥氏体不锈钢；
两个面板2受力相互靠近时，支撑板3向内弯曲并带动加强筋4旋转，加强筋4旋转拉动支撑板3使多个支撑板3受力均匀，胞体1在受到外部载荷压力时，胞体1外侧的支撑板3发生弯曲，向内产生横向力，推动加强筋4向内旋转，同时拉扯对应的支撑板3，使支撑板3受力趋向均匀，并向内收缩，不但可以提高胞体1的受冲击时的稳定性，而且收缩到最后会形成一个以上下两个面板2为平面的饼状体，在受到过大的载荷冲击时，不容易导致整个结构压溃或者撕裂破坏，具有更高的安全性。
面板2为至少设有八条边的正多边形，且正多边形的边数为偶数。
支撑板3的数量为面板2边数的1/2，支撑板3设置在面板2的边缘用于连接两个面板2，每个支撑板3均与面板2的其中一个单边对应，支撑板3的宽度为L3，面板2的单边长度为L1，L1=L3。多个支撑板3间隔设置，两个相邻的支撑板3之间间隔一个面板1的单边，优选的，面板2为八边形，支撑板3设有四个。
支撑板3为向内弯曲的弧形，其内侧与面板2之间的夹角为∠β，上下两个夹角角度相同，∠β<90°，∠β=40°-60°，经实验，∠β=40°-60°有较理想的减振效果，本实施例中∠β=60°。
面板2的厚度为a1，支撑板3的内外半径分别为R1和R2，（R2-R1）≤a1，支撑板3的长度不大于√2L1。
如图6所示，加强筋4包括设置在胞体1中心的圆环5和若干与圆环5外径相切的连接杆6，连接杆6的一端与圆环5连接，另一端与支撑板3的内壁连接，每个支撑板3上连接的连接杆6数量一致，两侧的连接杆6至支撑板3侧边边缘的距离相同，也就是连接杆6位于支撑板3的中部，使支撑板3受力更加均匀，多个连接杆6朝向同一方向与圆环5相切。胞体1在受到外部载荷压力时，胞体1外侧的支撑板3发生弯曲，向内产生横向力，推动连接杆6朝着中心的圆环5向内旋转，同时拉扯对应的支撑板3，使支撑板3受力趋向均匀，并向内收缩，在受到外界载荷冲击时，能够在吸收载荷的同时保持轴向形变不变。
加强筋4的厚度为a2，其中a2=2*(R1-R2)。
连接杆6的宽度为a3，其中a3≤1.5a2；圆环5的外环半径为R3，其中（R3+2ba3）＜1/2L1，b为所述连接杆6的条数。
如图7所示，包括底板7，底板7上设有用于固定胞体1的凹槽8，凹槽8与面板2对应，胞体1设置在底板7上，多个胞体1固定在底板7上形成减震结构，底板7可设置在胞体1的一面也可以设置在胞体1的两面，同一个底板7上设置的胞体1尺寸一致，不同底座7可进行叠加排列以及点阵分布。
本发明的实体可由浇铸制造，3D打印制造，机床加工面板2、支撑板3和加强筋4进行拼装制造。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种具有零泊松比特性的减振结构，其特征在于，包括：
胞体，由两个相互平行且正对设置的面板及设置在两个所述面板之间的支撑板组成，所述支撑板设有多个且均匀间隔设置；
加强筋，设置在所述胞体的中心且与所述面板平行设置，所述加强筋与多个所述支撑板均连接；
所述支撑板和所述加强筋均由弹性材料制成可产生形变；
两个所述面板受力相互靠近时，所述支撑板向内弯曲并带动所述加强筋旋转，所述加强筋旋转拉动所述支撑板使多个所述支撑板受力均匀。
2.根据权利要求1所述的具有零泊松比特性的减振结构，其特征在于，所述面板为至少设有八条边的正多边形，且正多边形的边数为偶数。
3.根据权利要求2所述的具有零泊松比特性的减振结构，其特征在于，所述支撑板的数量为所述面板边数的1/2，所述支撑板设置在所述面板的边缘用于连接两个所述面板，每个所述支撑板均与所述面板的其中一个单边对应，所述支撑板的宽度为L3，所述面板的单边长度为L1，L1=L3。
4.根据权利要求2所述的具有零泊松比特性的减振结构，其特征在于，所述支撑板为向内弯曲的弧形，其内侧与所述面板之间的夹角为∠β，∠β<90°。
5.根据权利要求4所述的具有零泊松比特性的减振结构，其特征在于，∠β=40°-60°。
6.根据权利要求3所述的具有零泊松比特性的减振结构，其特征在于，所述面板的厚度为a1，所述支撑板的内外半径分别为R1和R2，（R2-R1）≤a1，所述支撑板的长度不大于√2L1。
7.根据权利要求6所述的具有零泊松比特性的减振结构，其特征在于，所述加强筋包括设置在所述胞体中心的圆环和若干与所述圆环外径相切的连接杆，所述连接杆的一端与所述圆环连接，另一端与所述支撑板的内壁连接。
8.根据权利要求7所述的具有零泊松比特性的减振结构，其特征在于，所述加强筋的厚度为a2，其中a2=2*(R1-R2)。
9.根据权利要求8所述的具有零泊松比特性的减振结构，其特征在于，所述连接杆的宽度为a3，其中a3≤1.5a2；所述圆环的外环半径为R3，其中（R3+2ba3）＜1/2L1，b为所述连接杆的条数。
10.根据权利要求1-9任一项所述的具有零泊松比特性的减振结构，其特征在于，包括底板，所述底板上设有用于固定所述胞体的凹槽，所述胞体设置在所述底板上。
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