具有自适应载荷的机械隔振一直是机械工程中最具挑战性的课题之一。在本研究中,我们通过引入机器学习方法来搜索具有任意预定有效载荷的准零刚度超材料,并采用多材料3D打印技术将其作为一个整体制造,从而解决了这一问题。动态试验表明,单载荷和多载荷超材料都能有效地隔离低频域的机械振动。重要的是,超材料的有效载荷可以根据应用场景任意设计,并且可以在多个有效载荷下发挥作用。这种设计策略为各种场景和可变载荷条件下的机械能屏蔽开辟了新的途径。
介绍了一种搜索具有预定载荷的最优零刚度超材料的模块化方法。
该超材料采用多材料3D打印技术作为一个整体样品制造。
动态实验表明,该超材料具有相对较低的隔振性能。
本工作为构建具有自适应载荷的机械隔振系统做出了贡献。
本文提出的基于机器学习的机械超材料设计方法为实现任意目标单载荷或多载荷的机械隔振提供了一条方便易行的途径。将遗传算法与有限元分析相结合,可以高效地获得多种机械材料。多材料3D打印方法拓宽了超材料的设计空间,保证了样品的一体化制造。通过静态和动态测试验证了超材料的性能,证明了它们能够在相对较低的频带和较宽的位移工作范围内有效地隔离自适应有效载荷的机械振动。具有这些特点和优势的机械超材料在复杂工作环境下保护人类和精密仪器方面显示出巨大的潜力。未来的研究可以探索使用其他高性能3D打印材料,进一步增强超材料的鲁棒性。该材料具有良好的机械屏蔽性能,在航空航天工程、土木工程、汽车工程等领域具有广泛的应用前景。
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