[发明专利]一种基于双稳态折纸的扭转振动吸振器单元及吸振器

说明书

本发明公开了一种基于双稳态折纸的扭转振动吸振器单元及吸振器。所述吸振器由多个扭转振动吸振器单元周期排列组成，吸振器单元包括Kresling振子和两个非对称布置的质量块，所述的质量块非对称地设置Kresling振子的顶面上；所述的Kresling振子的上下底面均为正n多边形，其中n为偶数，且Kresling振子的高度大于正n多边形的外接圆半径，Kresling振子具有双稳态。本发明结构简单，可以根据实际情况，在两个稳定的状态之间进行切换，从而调节需要抑制的振动频率，而且，由于本发明结构的非对称布置，振子对于扭转振动敏感，可以产生明显的扭转振动抑制效果。

技术领域

本发明属于扭转振动吸振器领域，具体涉及一种基于双稳态折纸的扭转振动吸振器单元及吸振器。

背景技术

机械振动广泛存在于航空航天、机械制造、土木工程等各个领域，机械振动将显著降低结构的可靠性，降低结构的寿命，因此，振动控制是工程技术领域中十分重要的课题。由于工程实际存在各种各样的偏心激励，扭转振动是不可避免的。

现有的吸振器单元通常针对弯曲振动或纵向振动的抑制效果比较明显，对于扭转振动的吸收效果不明显，原因是由于吸振器单元对于扭转振动不敏感。另外一方面，由于工程实际中的工况比较复杂，不同的工况情况下，结构对应的工作频率将存在差异，传统的动力吸振器单元无法根据实际情况进行需要抑制的频率的切换，因此存在一定的局限性。

发明内容

针对现有吸振器单元产品不适用于扭转振动的抑制，同时，难以适应不同的振动环境，本发明提出了一种基于Kresling折纸的非对称双稳态扭转动力吸振器单元及吸振器。本发明结构简单，可以根据实际情况，在两个稳定的状态之间进行切换，从而调节需要抑制的振动频率，而且，由于本发明结构的非对称布置，振子对于扭转振动敏感，可以产生明显的扭转振动抑制效果。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种基于双稳态折纸的扭转振动吸振器单元，其包括Kresling振子和两个非对称布置的质量块，包括Kresling振子和两个非对称布置的质量块，所述的Kresling振子的顶面和底面均为正n多边形，其中n为偶数，所述的质量块设置在Kresling振子的顶面的顶点上，且两个质量块关于Kresling振子底面正n多边形的任一对称轴均非对称；Kresling振子的高度大于正n多边形的外接圆半径，所述Kresling振子具有双稳态，且其处于其中一个稳态。

优选的，所述Kresling振子可以采用塑料、铝等低密度材料，所述质量块采用铁、铜等高密度金属材料，且两个质量块的材料、质量及体积均相同。

优选的，所述Kresling振子与质量块的接触为点接触。更进一步的所述的质量块为球体，粘结方式可以为胶水粘接或焊接。

质量块非对称布置对于扭转振动更为敏感，因此可以更好抑制扭转振动。

所述吸振器单元是双稳态的，因此可以根据实际情况进行工作频率的切换,可以根据实际情况组合布置不同状态的吸振器单元。

质量块质量的选择与需要抑制的频率范围有关，且质量块的质量应显著大于Kresling振子的质量，典型而非限定的，例如质量块的质量为Kresling振子质量的20-50倍。

本发明还提供了一种基于双稳态折纸的扭转振动吸振器，其包括多个上述的扭转振动吸振器单元，所述的扭转振动吸振器单元以等间距的方式排列为平面周期阵列或排列成直线。所述的扭转振动吸振器单元的个数≥6。

作为优选的，所述扭转振动吸振器单元的排列间距根据需要抑制的频率范围进行选择。

作为优选的，扭转振动吸振器中的各扭转振动吸振器单元的Kresling振子可处于彼此相同的稳态，也可处于不同的稳态，且可根据需要抑制的频率在两个稳态之间切换。

本发明的有益效果是：