[发明专利]一种异质金属吸能减震高阻尼构件及其增材制造方法

说明书

一种异质金属吸能减震高阻尼构件及其增材制造方法，包括限位上部，限位上部上端设有顶部护套与连接装置，限位上部内径与限位下部外径滑动限位连接，形状记忆合金减震芯以及稳定台同心设置在限位上部与限位下部外侧，形状记忆合金减震芯下端与稳定台通过中间层固连，弹簧外层包覆绝缘装置，弹簧缠绕在稳定台外侧，弹簧上端与形状记忆合金减震芯下端相连，弹簧下端与构件底座相连，顶部护套与限位上部连接，芯套环绕在顶部护套、形状记忆合金减震芯及弹簧外侧；形状记忆合金减震芯由零泊松比仿生蜂窝单元阵列组成；在单轴压缩过程中，该形状记忆合金减震芯满足不发生横向变形的条件，同时可实现减震防护。

技术领域

本发明涉及飞行器减震防护技术领域，特别涉及一种异质金属吸能减震高阻尼构件及其增材制造方法。

背景技术

在航空航天领域，如何克服航天飞行器在着陆过程中所产生的剧烈振动问题一直是科学家研究的热点。随着新一代航空航天装备日趋高速化、大功率化，机器设备工作时产生的噪音和振动问题也尤为突出。统计表明，严酷的力学环境将严重影响高精密电子、仪表设备的工作状态，甚至引发航空航天设备的故障，因此，开展航空航天设备减震降噪研究具有重要意义。

在传统应用材料中，泡沫铝、蜂窝铝具有良好的阻尼减震性能和冲击能量吸收率。然而，由于材料性能的局限性，上述材料仅为一次性使用材料，不利于提高航空航天设备的工作效率；此外，上述人工合成的多孔材料的结构在性能的优越性方面仍然落后于天然生物结构。受自然蜂巢启发，六角蜂窝结构因具有较高的比能量吸收值得到了广泛的推广和应用。但是，在航空航天着陆防护设备的设计和研发中，受设备空间的限制，单轴压缩下不会发生横向变形的技术需求被多次提及，因此，六角蜂窝结构在此应用方面存在局限性。

综上所述，如何实现材料-结构阻尼一体化是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明设计了一种零泊松比仿生蜂窝结构，利用现有增材制造技术，实现材料-结构阻尼一体化，提出了一种异质金属吸能减震高阻尼构件，该构件在有效减震缓冲的同时，解决了压缩膨胀所造成的空间挤压问题；此外，利用机械结构和功能材料的优势，为高精密电子、仪表设备的稳定工作提供了保障。

一种异质金属吸能减震高阻尼构件，包括连接装置、顶部护套、第一绝缘垫片、限位上部、形状记忆合金减震芯、稳定台、弹簧、限位下部、第二绝缘垫片、构件底座和芯套，限位上部上端设有顶部护套与连接装置，限位上部内径与限位下部外径滑动限位连接，所述形状记忆合金减震芯以及稳定台同心设置在限位上部与限位下部外侧；形状记忆合金减震芯下端与稳定台通过中间层固连，所述弹簧外层包覆绝缘装置，弹簧缠绕在稳定台外侧，弹簧上端与形状记忆合金减震芯下端相连，弹簧下端与构件底座相连，所述构件底座内设置有温控装置，顶部护套与限位上部相连接且位于限位上部上端，顶部护套与形状记忆合金减震芯之间垫有第一绝缘垫片，芯套环绕在顶部护套、形状记忆合金减震芯及弹簧外侧；第二绝缘垫片设置在稳定台与构件底座之间；

所述的形状记忆合金减震芯与稳定台为不同材料的高阻尼形状记忆合金；

所述形状记忆合金减震芯由零泊松比仿生蜂窝单元阵列组成。

更进一步而言，所述的形状记忆合金减震芯为空心柱状结构，单房结构为正泊松比仿生蜂窝单元通过连接杆与负泊松比仿生蜂窝单元连接后周向阵列闭合形成，单房结构轴向阵列形成零泊松比仿生蜂窝单元。

更进一步而言，所述的零泊松比仿生蜂窝单元中正泊松比蜂窝单元数量：负泊松比蜂窝单元数量=1:1，壁厚范围0.4mm-2mm，正泊松比蜂窝单元与负泊松比蜂窝单元内角均为圆角。

更进一步而言，所述形状记忆合金减震芯整体高度H3小于限位上部高度H1和限位下部高度H2之和，可压缩应变大于50%。

更进一步而言，所述的中间层为Al或者Cu。