基于Miura折纸构型的周期性结构减振特性研究

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振动在生活和工程中普遍存在,如何抑制有害振动是一个重要的研究课题。周期性结构由于具有带隙特性,能阻止特定频率的弹性波在结构中传播,实现对振动的控制。部分折纸结构的单元具有周期性排列的特点,通过改变其几何参数和材料参数同样可以实现对特定频率范围的振动进行抑制的目的。本文研究了基于Miura和Skewed Miura折纸构型的周期性结构的带隙特性,为减振结构的开发提供了新的思路。本文主要研究内容如下:(1)建立折纸构型周期结构的杆铰模型,发展该类结构的布洛赫波分析对板状Miura折纸结构和条状Miura折纸结构带隙特性进行研究,发现条状Miura折纸结构具有更好的带隙特性,并验证了本文方法在带隙分析中的有效性。(2)研究Skewed Miura折纸构型周期结构的带隙特性。推导了Skewed Miura折纸构型的几何关系,并将其单元结构的几何形状和折纸构型的折叠状态作为设计变量,找出该构型的最大带隙值和相应的折展状态。与已有的Miura构型进行对比,发现Skewed Miura构型带隙特性更优,为带隙研究提供了新的结构形式。(3)对基于Miura和Skewed Miura折纸构型的周期性结构进行了减振特性实验。进行了基于不同参数的多种折纸构型周期结构的振动实验,通过将数值模拟结果与实验结果进行对比,验证了数值模拟结果的准确性,同时体现了基于折纸构型的周期性结构在减振吸能领域的应用潜力。
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