[发明专利]一种低频隔振超结构

说明书

本发明涉及一种低频隔振超结构，属于超结构隔振技术领域。本发明所述超结构包括上安装面板、下安装面板和隔振功能结构，隔振功能结构是由超胞周期排列组合而成，超胞由两个以上单胞组成，单胞的主体是线型为正弦的曲梁，曲梁的一端加工有竖直向下的约束凸起，曲梁的另一端加工有竖直向上的连接凸起，以连接凸起端为旋转中心旋转形成由两个以上单胞对称分布的超胞。本发明所述超结构在能够承载设备自身重量的同时，可以很好地隔离主承载方向的线振动，并且对其它方向的线振动以及三个方向的角振动都有一定的隔离效果；该超结构的结构简单，质量轻便，容易制备，安装方便，适用范围广。

技术领域

本发明涉及一种低频隔振超结构，属于超结构隔振技术领域。

背景技术

随着以航天器为代表的重大装备在轻量化与高性能方面的要求不断提高，对轻质结构的静承载以及隔振能力提出了更加苛刻的要求。另一方面，工程装备工作时产生的低频率、微振幅、复杂形式的振动对隔振装置的设计也提出了较大的挑战，如航天领域中卫星的惯性执行机构(CMG)在工作时会产生六个方向(X、Y、Z三个方向的平动和转动)的低频微振动，严重影响到卫星的成像精度和使用寿命等关键性能。

传统隔振技术以增加系统阻尼耗散或者安装专属隔振机构的方法来进行抑振，前者对低频振动抑制效果差且对无法适应大温差等极端工作环境；后者自身较大的体积和重量可能影响整体系统轻质、紧凑的要求且多部件的组装方式缺乏可靠性。

超结构是通过对亚波长尺寸的人工微结构进行精细设计，使整体结构获得优异的动态性能，进而对低频振动产生良好的抑制效果。然而，当前超结构的设计主要考虑动态性能，工作频带较窄且往往忽略了静态承载以及轻质的工程需求。因此，需要严格满足工程装备的轻量化、抗载荷、结构紧凑的需求，设计可以实现宽低频振动抑制的一体式超结构，这能对航天器等重大装备的安全运行与性能提升有重要作用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种低频隔振超结构，该超结构在能够承载设备自身重量的同时，可以很好地隔离主承载方向的线振动，并且对其它方向的线振动以及三个方向的角振动都有一定的隔离效果；该隔振超结构的结构简单，质量轻便，容易制备，安装方便，适用范围广。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种低频隔振超结构，所述超结构包括上安装面板、下安装面板和隔振功能结构，隔振功能结构分别与上安装面板、下安装面板连接；

隔振功能结构是由超胞周期排列组合而成，超胞由两个以上(包含两个)单胞组成，单胞的主体是线型为正弦的曲梁，曲梁的一端加工有竖直向下的约束凸起，另一端加工有竖直向上的连接凸起，以连接凸起端为旋转中心进行旋转形成由两个以上(包含两个)单胞对称分布的超胞；其中，单胞中曲梁宽度为D，曲梁跨高为H，曲梁厚度为T，则H/T＝0.1～2，D≥2T。

进一步地，单胞中曲梁与连接凸起以及约束凸起之间的连接形式为圆角或倒角。

进一步地，超胞中单胞的个数为两个、三个或者四个，即单胞以连接凸起端为旋转中心旋转180°、120°或者90°，相应地，形成双边超胞、三边超胞或者四边超胞。

进一步地，超胞中单胞的个数为两个时，所述超结构含有四个隔振功能结构，四个隔振功能结构首尾连接形成一个正方体框架，正方体的上下两端分别与上安装面板、下安装面板对应连接。

进一步地，单胞的约束凸起长度为B，隔振功能结构中相邻两个以上(包含两个)超胞之间通过约束凸起连接时，连接两个以上超胞的约束凸起的总长度B₁≥T；隔振功能结构中超胞的约束凸起无相邻超胞连接时，该约束凸起长度B₂≥2T。

进一步地，隔振功能结构的材料选用阻尼比小于0.1的材料，如光敏树脂、合金材料等。