轻质嵌入式超结构的低频抑振研究
赵伟佳, 王倚天, 朱睿, 胡更开, 胡海岩
摘要：轻质结构在航天、 航空与车辆等重要工程领域应用广泛. 传统的点阵与栅格轻质结构虽具有优秀的静力学性能, 但往往难以兼具优良的动态力学性能. 近年来出现的超结构具有可定制化设计的人工微结构, 从而具有传统工程结构所不具备的奇特力学性能, 有望解决后者在静承载与动态功能设计上的固有矛盾, 进而为轻质承载结构带来颠覆性的低频抑振方法. 本文首先提出一种以蜂巢栅格结构为基体的超结构, 通过在栅格空隙中嵌入树脂3D打印的轻质亚波长谐振微结构, 实现了针对单一形式振动的隔离. 然后, 针对不同方向的振动与耦合形式的振动, 通过定制化的微结构排布, 实现了对多形式振动的有效抑制. 最后, 针对轻质结构在航天工程等领域面临的低频振动难题, 通过几何优化和准零刚度设计两种方法改进嵌入式超结构, 并从数值和实验上验证了其低频抑振效果。
关键词：超结构，轻质，准零刚度，低频隔振，极化，3D打印
