[发明专利]一种离散装配式可回复负刚度缓冲结构

说明书

一种离散装配式可回复负刚度缓冲结构，包括内部连接器和连接于内部连接器相对两侧的双稳态结构，所述双稳态结构由位于同一平面上的多个单胞双稳态结构组成，内部连接器上设有与单胞双稳态结构相连的若干连接柱，连接柱数量与同一平面上的单胞双稳态结构数量相一致；所述双稳态结构外侧设有与所有单胞双稳态结构相连的外部连接器；所述单胞双稳态结构包括基座和连接于基座相对两侧的双稳态层合板，相对两侧的双稳态层合板中部分别与外部连接器和内部连接器相连；与现有技术相比，整体通过螺栓可拆卸式连接，在便于安装的同时，可根据实际需要更换不同性能的双稳态层合板，从而得到具有不同缓冲效果的缓冲结构，降低不同缓冲需求的使用成本。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种离散装配式可回复负刚度缓冲结构。

背景技术

随着人们对设备的使用要求愈来愈高，大部分结构不仅仅需要保证在常规静载工况下稳定工作，还需要抵御一定程度的冲击振动，例如被动吸能结构中的蜂窝结构、薄壁结构、夹芯结构等以塑性变形作为主要吸能手段的缓冲结构，缓冲效果好，然而破坏性的塑性变形使得材料无法重复利用；利用材料的黏弹特性实现重复性的能量吸收的被动缓冲结构，但吸能效果严重依赖于加载和卸载的速度。

作为机械超材料的一种，负刚度超材料具有可重用性，在受力变形后可自我回复或通过外部驱动恢复初始状态。负刚度超材料在缓冲吸能方面作为缓冲防护装置，通过串联多个负刚度单胞结构，构建优异的缓冲吸能曲线，结构刚度呈现正—负—正的变化。负刚度超材料在工作时，外部负载能量被结构以大变形吸收存储。

中国专利号CN114038518A公开了一种加固型负刚度超材料结构，包括外圆柱面和内部周期性结构，所述 外圆柱面上设有周期性分布的第一梁单元，所述内部周期性结构上设有周期性分布的第二 梁单元，所述第一梁单元和所述第二梁单元都包括两个对称的斜梁单元。

上述公开的这种负刚度超材料结构采用增材制造整体打印，其性能与尺寸受限于工艺与机器的限制，存在可重复使用次数较少、强度低、吸能效果差等问题。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种缓冲效果好，便于拆装，可对应不同缓冲要求进行不同组装的离散装配式可回复负刚度缓冲结构。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种离散装配式可回复负刚度缓冲结构，包括内部连接器和连接于内部连接器相对两侧的双稳态结构，所述双稳态结构由位于同一平面上的多个单胞双稳态结构组成，内部连接器上设有与单胞双稳态结构相连的若干连接柱，连接柱数量与同一平面上的单胞双稳态结构数量相一致；所述双稳态结构外侧设有与所有单胞双稳态结构相连的外部连接器；所述单胞双稳态结构包括基座和连接于基座相对两侧的双稳态层合板，相对两侧的双稳态层合板中部分别与外部连接器和内部连接器相连。

作为本发明的一种优选方案，所述基座边角处设有与双稳态层合板边角处相连接的支撑柱，支撑柱两端与基座相对两侧的双稳态层合板通过螺栓可拆卸式连接。

作为本发明的一种优选方案，所述外部连接器边角处设有与双稳态层合板中部相连接的配合柱，配合柱数量与同一平面上的双稳态层合板数量相一致。

作为本发明的一种优选方案，所述内部连接器相对两侧的双稳态结构具有不同的力学性能，形成梯度响应。

作为本发明的一种优选方案，所述基座相对两侧的双稳态层合板具有不同的力学性能，形成梯度响应。

作为本发明的一种优选方案，所述同一平面上的双稳态层合板力学性能相同。

作为本发明的一种优选方案，所述双稳态层合板由若干层碳纤维环氧树脂复合材料铺设而成，相邻碳纤维环氧树脂复合材料垂直铺设。

作为本发明的一种优选方案，所述双稳态层合板采用热压罐加压固化成型。