本技术涉及一种一维可调刚度超材料隔振单元及其隔振装置。该隔振单元由上面板、下面板和弹簧曲梁构成,其中弹簧曲梁包括上弧形硬质梁段、中弹性段和下弧形硬质梁段,中弹性段负责调节刚度。
背景技术
振动问题与人类日常生活和科技发展紧密相关。振动不仅会干扰人类的生活、影响人类健康,也会造成建筑物、机械设备和精密仪器无法正常使用甚至损坏。在航空航天、汽车工程、船舶工程、大型结构及精密仪器加工等领域,人们利用弹性元件的变形形成有效的振动隔离,提高人员和装备的安全性、稳定性、可控性和舒适性。现代结构的大型化和复杂化发展,对结构的隔振效果提出了新挑战。然而,基于线性理论的设计优化方法在分析和应用中出现了无法调和的矛盾,即若要拓宽隔振频带,就必须降低隔振结构的刚度,这必然导致结构承载能力下降。针对承载与隔振之间的矛盾关系,诸多研究者提出了准零刚度的被动隔振方法以及可调刚度的主动隔振方法。
申请号为“CN217301390U”,名称为“基于弹性材料构成的一维准零刚度超材料非线性隔振装置”的发明专利申请,公开了一种由单晶胞阵列组成的一维准零刚度超材料;针对大多数准零刚度隔振系统都是基于正负刚度元件并联导致的装配误差大、可靠性差和摩擦力较高等问题,该专利采用了弹性元件自身的结构实现了正负刚度的并联,提高了整体可靠性,降低了制造成本,有效实现了低频隔振。该专利虽提出了一种具有优异隔振效果的准零刚度超材料,但应对不同环境受力的能力有限,当受力大于达到准零刚度平衡位置时,该发明便无法发挥低频隔振的效果。
申请号为“CN117145936A”,名称为“一种铝合金式可调刚度力学超结构”的发明专利申请,公开了一种主动控制刚度的齿轮组超结构;包括外层齿圈、外层行星轮、内外行星轮、异型太阳轮组成,在工作过程中通过操纵控制手舵和控制齿轮,便可实现对刚度的光滑控制,解决了现有刚度可调装置存在的不易调节以及调节范围小等缺陷,但因其采用齿轮啮合装置,对零件的强度要求较高,无法在较低频段对结构实现有效的振动隔离,且有过多附加设备、增加了结构整体尺寸与重量。
实现思路