基于弹性关节的二维宽频隔振结构的设计及优化

为了得到具有隔振功能的新型材料,本文对带有弹性关节的新型二维隔振结构的形状、尺寸及材料的选取进行了研究.探究了负泊松比结构实现宽频的带隙功能的作用,分析其在低频处的隔振性能.首先,文章建立了基于弹性关节单元的有限元模型,并以弹性关节的角度作为设计变量,确定角度与单元模型前三阶模态频率之间的关系,获得了最优的结构参数及单元构型.其次,对单元结构进行了动力学分析,给出了结构的动力学响应曲线,得到了隔振频带与结构参数的关系,并且确定了最优角度下的带隙深度和宽度.最后,建立了二维隔振结构有限元模型,对此二维结构进行了动力学分析,得到了在不同方向激励下的动力学响应曲线.结果表明,该二维隔振结构在低频处具有宽而深的频率带隙,实现了将弹性关节与二维隔振结构相结合的低频宽频隔振,为隔振领域的结构和材料设计提供了新思路.     

一种柔性隔振结构的动力学分析及设计方法

本文提出了一种新型的柔性隔振结构,该结构是基于柔性曲梁的力学特性而设计的.研究结果表明,该结构能通过轴向方向的负载来降低扭转方向的刚度,从而达到扭转方向的准零刚度特性,实现低频隔振.本文首先构建了柔性隔振结构的单元模型,并确定了单元模型轴向及扭转方向等关键静力特性,结果表明,该结构的单元模型能实现扭转方向的准零刚度特性,且轴向方向有较高的负载.然后,对不同结构参数的单元模型进行了动力学分析,确定了各结构参数对该结构动力学特性的影响,并利用有限软件对其进行了仿真分析,结果表明,该单元模型具有较好的隔振效果.最后,对构建的多层仿生柔性结构的隔振效率及隔振带宽进行了探讨.该结构具有柔性机构免装配、可整体加工、易小型化等特点,适用于精密光学仪器、机器人、卫星等具有扭转方向低频隔振的领域.