一种隔振单元及其设计方法与流程

本发明涉及隔振，尤其是涉及一种隔振单元及其设计方法。

背景技术：

1、隔振单元中，减小隔振单元的支撑刚度，可降低隔振单元固有频率，但会增加整个隔振单元的静变形而降低其承载能力。为解决该问题，人们提出了准零刚度的隔振单元，它能够同时兼顾高承载力和低固有频率两方面的技术要求。

2、不同尺寸的隔振单元的负刚度件所具有的刚度特性差异较大：有些负刚度特性不明显，有些进入负刚度的变形量大。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的第一个目的是提供一种隔振单元的设计方法，以对隔振单元进行优化设计，从而解决负刚度特性不明显或者进入负刚度的变形量大的问题。

2、本发明的第二个目的是提供一种隔振单元。

3、为了实现上述第一个目的，本发明提供了如下方案：

4、一种隔振单元的设计方法，所述隔振单元包括曲梁、竖直梁以及水平梁，所述曲梁的两端分别连接至少1个所述竖直梁，所述水平梁的两端分别连接至少1个所述竖直梁，所述设计方法包括：

5、步骤s1：获取所述曲梁的预设个尺寸参数；

6、步骤s2：对各个所述尺寸参数进行无量纲化处理以获得预设个无量纲尺寸参数，设置各个所述无量纲尺寸参数的取值区间；

7、步骤s3：依次选取预设个所述无量纲尺寸参数中的1个作为变量值，其它个作为定值，分别获取所述曲梁的刚度及变形量与各个所述变量值之间的关系，以指导所述曲梁进行优化设计。

8、在一个具体的实施方案中，所述曲梁包括第一弧形部及第二弧形部，所述第二弧形部的个数为2个，且所述第一弧形部的两端分别连接1个所述第二弧形部的一端，所述第二弧形部的另一端连接所述竖直梁的顶端，所述第一弧形部面向所述水平梁弯曲，所述第二弧形部背离所述水平梁弯曲；

9、所述步骤s1中的预设个尺寸参数包括所述第一弧形部的半径r1、所述第二弧形部的半径r2以及所述曲梁的厚度t。

10、在另一个具体的实施方案中，所述步骤s2中对各个所述尺寸参数进行无量纲化处理以获得预设个无量纲尺寸参数具体包括：

11、对所述第一弧形部的半径r1进行无量纲化处理，得到所述第一弧形部的无量纲半径

12、对所述第二弧形部的半径r2进行无量纲化处理，得到所述第二弧形部的无量纲半径

13、对所述曲梁的厚度t进行无量纲化处理，得到所述曲梁的无量纲厚度

14、其中，l0为所述曲梁的底面的顶点到与所述竖直梁的交点之间的长度。

15、在另一个具体的实施方案中，所述步骤s2中的设置各个所述无量纲尺寸参数的取值区间具体包括：

16、设置所述第一弧形部的无量纲半径

17、设置所述第二弧形部的无量纲半径

18、设置所述曲梁的无量纲厚度

19、在另一个具体的实施方案中，所述步骤s3中的依次选取预设个所述无量纲尺寸参数中的1个作为变量值，其它个作为定值具体包括：

20、设置所述第一弧形部的无量纲半径为变量值，从所述第二弧形部的无量纲半径的取值区间内选取任一值作为所述第二弧形部的无量纲半径的定值，从所述曲梁的无量纲厚度的取值区间内选取任一者作为所述曲梁的无量纲厚度的定值；

21、设置所述第二弧形部的无量纲半径为变量值，从所述第一弧形部的无量纲半径的取值区间内选取任一值作为所述第一弧形部的无量纲半径的定值，从所述曲梁的无量纲厚度的取值区间内选取任一者作为所述曲梁的无量纲厚度的定值；

22、设置所述曲梁的无量纲厚度为变量值，从所述第一弧形部的无量纲半径的取值区间内选取任一值作为所述第一弧形部的无量纲半径的定值，从所述第二弧形部的无量纲半径的取值区间内选取任一值作为所述第二弧形部的无量纲半径的定值。

23、在另一个具体的实施方案中，所述步骤s3中所述曲梁的刚度具体为所述曲梁经过无量纲化处理后的无量纲刚度。

24、在另一个具体的实施方案中，获取所述曲梁的无量纲刚度包括：

25、将所述曲梁等效为2根顶端连接的弹性件，获得所述曲梁的等效模型；

26、对所述等效模型进行受力分析，获取所述等效模型沿着竖向移动预设距离后的位置信息，通过几何关系获取所述等效模型的弹性回复力与刚度之间的第一关系式其中，ks为所述弹性件的刚度，l0为所述弹性件的初始长度，a为1根所述弹性件沿着水平方向的初始长度，h0为所述弹性件沿着竖直方向的初始高度，x为2根所述弹性件的连接点产生向下的变形量；

27、对所述弹性件提供的竖向回复分力fs进行无量纲化处理，获取无量纲回复分力对所述弹性件沿着水平方向的初始长度a进行无量纲化处理，获取无量纲初始长度θ0为所述弹性件与水平方向所呈的初始夹角，对2根所述弹性件的连接点产生向下的变形量x进行无量纲化处理，获取无量纲位移

28、将以及代入公式中，得到第二关系式

29、对所述第二关系式求导数，获得所述曲梁的无量纲刚度

30、在另一个具体的实施方案中，所述步骤s3中的获取所述曲梁的刚度及变形量与各个所述变量值之间的关系具体包括：

31、选取所述弹性件沿着水平方向的初始长度a、所述弹性件的初始长度l0以及所述弹性件沿着竖直方向的初始高度h0中的两者为固定值，一者为可变值，并将所述可变值转换为所述变量值，并代入所述曲梁的无量纲刚度的公式中，并获取不同所述可变值下的多条所述曲梁的无量纲刚度与无量纲变形量的曲线，通过研究所述曲线获得所述曲梁的无量纲刚度与所述无量纲变形量的关系。

32、根据本发明的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方案也在本发明范围内，是本发明具体实施方式的一部分。

33、为了实现上述第二个目的，本发明提供了如下方案：

34、一种隔振单元，包括曲梁、竖直梁以及水平梁，所述曲梁的两端分别连接至少1个所述竖直梁，所述水平梁的两端分别连接至少1个所述竖直梁；

35、所述曲梁通过如上述中任意一项所述的隔振单元的设计方法设计而成。

36、在一个具体的实施方案中，所述曲梁包括第一弧形部及第二弧形部，所述第二弧形部的个数为2个，且所述第一弧形部的两端分别连接1个所述第二弧形部的一端，所述第二弧形部的另一端连接所述竖直梁的顶端，所述第一弧形部面向所述水平梁弯曲，所述第二弧形部背离所述水平梁弯曲。

37、本发明提供的隔振单元的设计方法，通过对曲梁的各个尺寸参数进行无量纲化处理，并依次选取预设个无量纲尺寸参数中的1个作为变量值，其它个作为定值，分别获取曲梁的刚度及变形量与各个变量值之间的关系，从而指导曲梁进行优化设计，进而避免了隔振单元中的负刚度件负刚度特性不明显或者进入负刚度的变形量大的问题。

技术特征：

1.一种隔振单元的设计方法，其特征在于，所述隔振单元包括曲梁、竖直梁以及水平梁，所述曲梁的两端分别连接至少1个所述竖直梁，所述水平梁的两端分别连接至少1个所述竖直梁，所述设计方法包括：

2.根据权利要求1所述的隔振单元的设计方法，其特征在于，所述曲梁包括第一弧形部及第二弧形部，所述第二弧形部的个数为2个，且所述第一弧形部的两端分别连接1个所述第二弧形部的一端，所述第二弧形部的另一端连接所述竖直梁的顶端，所述第一弧形部面向所述水平梁弯曲，所述第二弧形部背离所述水平梁弯曲；

3.根据权利要求2所述的隔振单元的设计方法，其特征在于，所述步骤s2中对各个所述尺寸参数进行无量纲化处理以获得预设个无量纲尺寸参数具体包括：

4.根据权利要求3所述的隔振单元的设计方法，其特征在于，所述步骤s2中的设置各个所述无量纲尺寸参数的取值区间具体包括：

5.根据权利要求3所述的隔振单元的设计方法，其特征在于，所述步骤s3中的依次选取预设个所述无量纲尺寸参数中的1个作为变量值，其它个作为定值具体包括：

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的隔振单元的设计方法，其特征在于，所述步骤s3中所述曲梁的刚度具体为所述曲梁经过无量纲化处理后的无量纲刚度。

7.根据权利要求6所述的隔振单元的设计方法，其特征在于，获取所述曲梁的无量纲刚度包括：

8.根据权利要求7所述的隔振单元的设计方法，其特征在于，所述步骤s3中的获取所述曲梁的刚度及变形量与各个所述变量值之间的关系具体包括：

9.一种隔振单元，其特征在于，包括曲梁、竖直梁以及水平梁，所述曲梁的两端分别连接至少1个所述竖直梁，所述水平梁的两端分别连接至少1个所述竖直梁；

10.根据权利要求9所述的隔振单元，其特征在于，所述曲梁包括第一弧形部及第二弧形部，所述第二弧形部的个数为2个，且所述第一弧形部的两端分别连接1个所述第二弧形部的一端，所述第二弧形部的另一端连接所述竖直梁的顶端，所述第一弧形部面向所述水平梁弯曲，所述第二弧形部背离所述水平梁弯曲。

技术总结
本发明公开了一种隔振单元及其设计方法，设计方法包括：步骤S1：获取曲梁的预设个尺寸参数；步骤S2：对各个尺寸参数进行无量纲化处理以获得预设个无量纲尺寸参数，设置各个无量纲尺寸参数的取值区间；步骤S3：依次选取预设个无量纲尺寸参数中的1个作为变量值，其它个作为定值，分别获取曲梁的刚度及变形量与各个变量值之间的关系，以指导曲梁进行优化设计。本发明通过对曲梁的各个尺寸参数进行无量纲化处理，并依次选取预设个无量纲尺寸参数中的1个作为变量值，其它个作为定值，分别获取曲梁的刚度及变形量与各个变量值之间的关系，从而指导曲梁进行优化设计，进而避免了负刚度件负刚度特性不明显或者进入负刚度的变形量大的问题。

技术研发人员：肖望强,连有涛
受保护的技术使用者：厦门振为科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1