[发明专利]一种减振超材料阻尼板

说明书

本发明公开了一种减振超材料阻尼板，该超材料阻尼板由负泊松比内凹六边形蜂窝内芯结构与阻尼板复合而成，蜂窝内芯结构上下表面分别由蜂窝上面板和蜂窝下面板封闭，外围阻尼板包括：第一刚性板与第一粘弹阻尼层，第二刚性板与第二粘弹阻尼层，第三刚性板和第三粘弹阻尼层，第四刚性板；刚性板为铝合金材料，各刚性板与阻尼层之间使用粘接剂胶接，蜂窝结构内凹层与刚性板相连。本发明利用超材料的负泊松比力学特性，通过压缩时产生的剪切应力耗损冲击能量，将其嵌入复合阻尼板，叠加多层阻尼减振效应，充分降低冲击强度，能在较宽频带减振，适用于航天领域的减振控制。

技术领域

本发明属于航空航天和减振技术领域，具体而言，涉及一种减振超材料阻尼结构。

背景技术

航天器的发射、运行、降落等各个阶段的操作都会产生不同程度的碰撞振动甚至冲击，对于日趋精密的航天器来说，其结构十分容易受到外界环境及航天器本身干扰而产生振动，从而导致航天器内部结构破坏、失稳或失效，振动抑制是航天器结构设计关心的重要问题之一。粘弹阻尼材料是最为常用的航天减振材料，可以在较宽的频带范围内抑制振动，主要用于控制结构的高频振动，但粘弹材料的动态性能对环境温度和振动频率都较为敏感，从而影响到减振效果，在一定程度上也限制了应用范围。

超材料是一类具有特殊性质的人造材料，并具有天然材料不具备的超常物理性能，是21世纪以来出现的一种新材料。具有负泊松比特性的材料是一类典型的力学超材料，在单轴压力作用下，传统材料在压力作用下发生横向膨胀变形，负泊松比材料则沿横向收缩。减振常用的蜂窝夹层结构多采用一系列连续的六边形、四边形或圆形的网状结构，分散承担各个方向的外力，可以有效吸收振动产生的冲击，其中六边形蜂窝比其他夹层结构具有更高的强度和刚度。负泊松比材料中的内凹六边形多胞结构相比传统蜂窝结构具有更高的能量吸收效率，当负泊松比材料受到冲击载荷时，材料将向冲击区域聚集，抵抗压痕的能力得到提高。

发明内容

技术问题：本发明需要解决的技术问题是：克服现有技术不足，提出一种提高阻尼板抗冲击性能的减振超材料阻尼板。

技术方案：

一种减振超材料阻尼板，其特征在于，包括：

压缩蜂窝内芯结构，用于接收冲击，并在冲击作用下产生横向收缩效应；

刚性板，固定在所述压缩蜂窝内芯结构上，在压缩蜂窝内芯结构产生横向收缩效应时同步横向移动；

阻尼层，与所述刚性板接触，用于在刚性板与粘弹阻尼层之间产生剪切变形降低振动能量。

所述压缩蜂窝内芯结构包括上面板、下面板以及固定在上面板与下面板之间的蜂窝多胞胞体，所述蜂窝多胞胞体由多个单胞单元线性排列组成；所述单胞单元为具有内凹六边形截面的内凹六边形胞元；所述刚性板设置在最外侧内凹六边形胞元的外侧凹处。

所述内凹六边形胞元包括上上底边、下底边、两个上斜边和两个下斜边；两个上斜边和两个下斜边分别水平对称；上斜边和下斜边上下对称；上斜边和下斜边的连接处为凹处；水平方向排列的两个内凹六边形胞元之间，一个内凹六边形胞元的上底边位于另一个内凹六边形胞元的凹处。

上下底边长为2~12mm，高为6~20mm。

最下层刚性板与下面板共面。

上面板和下面板与蜂窝多胞胞体之间使用聚氨酯粘结剂胶接。

所述刚性板采用铝合金、钛合金或纤维复合材料制作；压缩蜂窝内芯结采用铝合金、钛合金或其他复合材料制作；刚性板分别与各阻尼层胶接。

所述刚性板为4层，在上下相邻的两层刚性板之间设置一个所述阻尼层。

上面三层刚性板的厚度为0.1~1.5mm；第四层刚性板厚度为0.2~2mm；上面两个阻尼层的厚度为4mm~18mm，第三阻尼层厚度为2mm~8mm。