一种具有宽频减振功能的梯度化微桁架点阵结构的制作方法

本发明属于航空航天减振结构，具体涉及一种具有宽频减振功能的梯度化微桁架点阵结构。

背景技术：

1、随着航空航天飞行器的不断发展，机体结构和机载设备朝着高度集成化、精密化、轻量化的方向发展，其较高的可靠性、稳定性、精确度要求对结构的减振特性提出了更高的要求。传统减振器和减振结构受自身重量与体积等因素制约，无法满足航空设备安装结构日益严格的轻量化减振需求。为进一步提高现代机载设备在振动环境下的适应性和减小机体结构间的振动传递，亟需一种轻量化的宽频减振结构。同时传统减振器和减振结构还存在以下几点问题：

2、a)对减振-承载一体化的考虑不多，导致采用传统减振方式的结构重量较大；

3、b)传统减振器一般由多种材料/器件组成，制造工艺过于复杂；

4、c)不能承受飞行器级别的大型载荷水平，部分减振结构无法投入工程应用。

技术实现思路

1、本发明提出了一种具有宽频减振功能的梯度化微桁架点阵结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、宽频减振的梯度化微桁架点阵结构，结合声子晶体原理和增材制造工艺，实现结构上的一体化成型，点阵结构中尺寸的梯度变化使得其具备宽频减振的效果，点阵与面板的结合使其同时具备承载能力，可用于航空航天飞行器中各种关键部位或部件，如发动机舱壁板结构、机载设备安装支撑板等。

3、本发明提供了一种基于微桁架单胞和增材制造技术的，可根据实际减振需求定制尺寸的，梯度化的，具有承载和宽频减振功能的轻质点阵结构。

4、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

5、一种具有宽频减振功能的梯度化微桁架点阵结构，其包括承载面板1、承载框架2和梯度化微桁架点阵胞元3。

6、所述承载面板1包括上下面板，在结构使用过程中承担面内的载荷；

7、所述承载框架2为与上下面板连接的立方体框架，在结构使用过程中承担横纵向和面外的载荷。

8、所述梯度化微桁架点阵胞元3分为两种，一种为中心球形减振体，一种为中心悬臂吊挂球减振体，两种减振体均通过微桁架与承载框架2的节点连接，与上下面板不连接，梯度化微桁架点阵胞元3中的集中质量体与微桁架配合，起到了振动耗散的作用。

9、所述承载面板1，承载框架2和梯度化微桁架点阵胞元3通过增材制造工艺一体化成型，材料为同一材料，典型材料为铝合金、钛合金和不锈钢等。

10、进一步地，所述的中心球形减振体是指每个梯度化微桁架点阵胞元3中有一个球体，球体两端分别与该梯度化微桁架点阵胞元3中连接对角的微桁架相连。

11、进一步地，所述的中心悬臂吊挂球减振体是指每个梯度化微桁架点阵胞元3中有两个球体，两个球体分别连接在一条横向微桁架的两端，横向微桁架的中心通过连接梯度化微桁架点阵胞元3对角的斜向微桁架固定。

12、进一步地，通过设计具有宽频减振功能的梯度化微桁架点阵结构中球体及其微桁架的尺寸和材料，控制局部共振的频率，从而针对性得消减振动载荷中对应频率下的载荷幅值，通过梯度化的设计，实现宽频减振功能。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、a)可根据需求精准定制点阵胞元的尺寸，从而达到特定的宽频的减振目标；

15、b)本发明的点阵结构通过增材制造一体化成型加工，具有刚度大、可靠性高的特点；

16、c)本发明的点阵结构可承受较大的面内和面外载荷，同时可满足轻量化设计，从而满足实际工程中飞行器减振结构的设计需求。

技术特征：

1.一种具有宽频减振功能的梯度化微桁架点阵结构，其特征在于，包括承载面板(1)、承载框架(2)和梯度化微桁架点阵胞元(3)；

2.根据权利要求1所述的一种具有宽频减振功能的梯度化微桁架点阵结构，其特征在于，所述的中心球形减振体是指每个梯度化微桁架点阵胞元(3)中有一个球体，球体两端分别与该梯度化微桁架点阵胞元(3)中连接对角的微桁架相连。

3.根据权利要求1所述的一种具有宽频减振功能的梯度化微桁架点阵结构，其特征在于，所述的中心悬臂吊挂球减振体是指每个梯度化微桁架点阵胞元(3)中有两个球体，两个球体分别连接在一条横向微桁架的两端，横向微桁架的中心通过连接梯度化微桁架点阵胞元(3)对角的斜向微桁架固定。

4.根据权利要求1所述的一种具有宽频减振功能的梯度化微桁架点阵结构，其特征在于，通过设计具有宽频减振功能的梯度化微桁架点阵结构中球体及其微桁架的尺寸和材料，控制局部共振的频率，从而针对性得消减振动载荷中对应频率下的载荷幅值，通过梯度化的设计，实现宽频减振功能。

技术总结
一种具有宽频减振功能的梯度化微桁架点阵结构，属于航空航天减振结构技术领域。宽频减振的梯度化微桁架点阵结构，结合声子晶体原理和增材制造工艺，实现结构上的一体化成型，点阵结构中尺寸的梯度变化使得其具备宽频减振的效果，点阵与面板的结合使其同时具备承载能力，可用于航空航天飞行器中各种关键部位或部件，如发动机舱壁板结构、机载设备安装支撑板等。

技术研发人员：庄福建,裴晨晖,张京杭,安西月,孙加亮
受保护的技术使用者：沈阳飞机设计研究所扬州协同创新研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/27