一种具有可调力学性能的模块化多稳态超材料结构

技术特征：
1.一种具有可调力学性能的模块化多稳态超材料结构，其特征在于，包括可调力学性能的单胞、水平长连接杆、竖直短连接杆；其中，单胞、水平长连接杆、竖直短连接杆若干，根据需要组装成具有任意数量行和列的结构模块化多稳态超材料结构；一个竖直短连接杆插入到单胞框架一侧的凹槽中，单胞插入的竖直杆插入到下一个单胞的一侧凹槽，此时完成两个单胞的水平连接，重复连接形成一排单胞的结构；将一个水平长连接杆插入到这一排单胞框架t形梁的凹槽中，将这一排单胞插入的水平杆插入到下一排单胞的t形梁凹槽中，完成两排单胞的竖向连接，重复连接形成一个平板结构，组装成具有任意数量行和列的结构模块化多稳态超材料结构。2.根据权利要求1所述的一种具有可调力学性能的模块化多稳态超材料结构，其特征在于，单胞由包含两个双稳态弯曲梁的具有中间凹槽的固定框架和一个刚性中间杆组成，单胞的安装及连接关系如下：将不同长度的刚性中间杆插入到包含两个双稳态弯曲梁的固定框架的中间凹槽中，两个双稳态弯曲梁的高度同步且相等地变化，以改变弯曲梁的形状，对单胞的力学性能进行调控；单胞固定框架，两侧带有t形梁凹槽，中间为可嵌入刚性连接杆的凹槽，为双t形梁，上下两端的双曲梁为半正弦形状，固定框架的最上下方为与半正弦形的双曲梁相连接的t形梁，带有凹槽以便长连接杆的插入；刚性连接杆为两侧双t形杆，将刚性杆嵌入到单胞固定框架的中间凹槽，完成单胞的组装。3.根据权利要求1所述的一种具有可调力学性能的模块化多稳态超材料结构，其特征在于，模块化多稳态超材料结构可调力学性能为力-位移响应和可调带隙；力-位移响应的调控如下：对单胞施加竖直方向力荷载后，结构将呈三个稳定状态，分别为初始的闭合状态、一根曲梁发生跳跃屈曲的半开状态、以及两根曲梁均发生跳跃屈曲的全开状态；单胞的力-位移响应取决于上下弯曲梁的高度和跨度，设计具有不同长度的中间杆，嵌入到外框架中改变上下弯曲梁的高度和跨度，调控单胞的力-位移响应；将单胞拼接为模块化多稳态超材料结构，多个弯曲梁串联时，力-位移响应会周期性重复，从而调控多稳态超材料结构的力-位移响应。4.根据权利要求3所述的一种具有可调力学性能的模块化多稳态超材料结构，其特征在于，可调带隙的调控如下：设计不同长度的中间杆，并嵌入到外框架中，改变上下弯曲梁的高度和跨度，调控单胞带隙；处于带隙频率范围内的波，无论从哪个方向都不能在多稳态超材料结构周期结构中传播改变行、列单胞连接的数量，从而调控模块化多稳态超材料结构的带隙。

技术总结
本发明公开了一种具有可调力学性能的模块化多稳态超材料结构，包括可调力学性能的单胞、水平长连接杆、竖直短连接杆；其中，单胞、水平长连接杆、竖直短连接杆若干，根据需要组装成具有任意数量行和列的结构模块化多稳态超材料结构；本发明可通过将不同长度的横杆插入框架中，改变弯曲梁的形状，从而调整单胞的力学行为，这是可调多稳态的基础，组装的模块化多稳态超材料的力学性能，即力-位移响应和可调带隙，能够在许多领域实现可重复使用，并且隔振和隔噪。隔振和隔噪。隔振和隔噪。


技术研发人员：毛佳佳 高伟 王帅 刘明超 张伟
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2022.10.03
技术公布日：2023/1/13