[發明專利]新型局域共振聲子晶體結構及運用該結構的隔音門板

有效

• 申請號: 201811069095.7
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109147751B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 向家偉;翟紅鋒
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: G10K11/172
• 分類號: G10K11/172;E06B5/20
• 代理公司: 溫州名創知識產權代理有限公司 33258
• 代理人: 陳加利

本發明公開了一種新型局域共振聲子晶體結構，包括方形外框架，方形外框架的中央設有方形散射體，方形外框架與方形散射體之間固定連接有彈性梁，彈性梁沿方形散射體的中心對稱設置，兩個所述彈性梁之間間隔設置，所述彈性梁包括蛇形折疊段以及直線形連接段，彈性梁與方形外框架一體設置且材料均為環氧樹脂，方形散射體的材料為鋁。本發明具有以下優點和效果：本發明的新型局域共振聲子晶體結構具有良好的低頻寬帶隙特性，該聲子晶體以正方形晶格形式排列成隔音門板，具有抑制生活環境中噪聲的能力，給人們提供一個更加安靜舒適的空間。

技術領域

本發明涉及一種聲學功能材料結構設計領域，特別涉及一種新型局域共振聲子晶體結構及運用該結構的隔音門板。

背景技術

隨著生活水平的提高，生活中的噪聲也更加雜亂。現在的夜生活也很豐富，所以噪聲帶來的困擾也愈演愈烈。由于生活習慣的不同，家人的一些行為產生的噪聲對人也會有影響。良好的隔音處理可以很好地隔絕外界噪聲對室內人們生活以及休息帶來的干擾，同時也能避免自家的噪聲給鄰居所帶來的影響。據權威數據表明，噪音長時間大于80 dB以上將會使人焦慮煩躁，甚至出現間隙性失聰現象，對人的身心造成很大的影響，所以要認識到隔音的重要性。

要實現室內完善隔音，需要對房間里的很多地方進行處理，包括墻面、天花、地面以及門窗等，但是對于普通用戶來說，最容易實現也是最為核心的隔音處理就是進行門的隔音處理，包括門本身的結構以及門與門梁縫隙的處理等。針對于門的隔音問題，本發明通過將局域共振型聲子晶體周期結構應用到門上，發明出一種基于局域共振聲子晶體的隔音門板來達到隔音的效果。

近些年來，聲學功能材料得到越來越多的學者關注，聲子晶體就是其中發展很快的一種。聲子晶體由兩種或者以上的材料按照周期性排列的一種人工復合材料。其可以產生一段或者多段禁止彈性波通過的頻率范圍，這個頻率范圍就稱為帶隙。聲子晶體的帶隙特性給隔音領域開拓了一個新的思路。

生活中的噪聲絕大部分處于低頻范圍，所以要求聲子晶體的帶隙也要在低頻范圍內。根據帶隙頻率所對應的波長與晶格常數的比例關系，聲子晶體可以分為布拉格散射型和局域共振型。前者主要是結構的周期性起著主導作用,當入射彈性波的波長與結構的特征長度(晶格常數) 相近時,將受到結構強烈的散射；而后者主要是單個散射體的共振特性起主導作用。布拉格聲子晶體是基于布拉格散射機理，其共振頻率與結構的特征長度密切相關，要使其帶隙處于中低頻范圍內，其特征長度會很長，因此應用前景并不寬闊。而同樣尺寸的局域共振型聲子晶體比布拉格散射型聲子晶體的第一帶隙頻率降低了兩個數量級。

傳統的局域共振聲子晶體的低頻帶隙的寬度都很有限。為了獲取更低更寬的帶隙，越來越多的學者對其進行了研究，也進而提出了多種結構形式的單胞結構。所以急需設計出一個可以獲得低頻寬帶隙特性的新型局域共振聲子晶體結構，該新型局域共振聲子晶體結構在隔音方面有著良好的前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種新型局域共振聲子晶體結構，該新型局域共振聲子晶體結構可以獲得低頻寬帶隙特性。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種新型局域共振聲子晶體結構，包括方形外框架，所述方形外框架的中央設有將方形外框架的輪廓等比縮小的方形散射體，所述方形外框架與方形散射體之間固定連接有彈性梁，所述彈性梁沿方形散射體的中心對稱設置，兩個所述彈性梁之間間隔設置，所述彈性梁包括蛇形折疊段以及直線形連接段，所述折疊段的兩端均固定連接于方形外框架的內側壁，所述連接段的一端與方形散射體的外側壁固定連接、另一端與折疊段沿其長度方向的中間的位置固定連接，所述彈性梁與方形外框架一體設置且材料均為環氧樹脂，所述方形散射體的材料為鋁。

進一步設置為：所述折疊段包括沿連接段長度方向呈對稱設置的第一折疊部與第二折疊部，所述第一折疊部包括依次連接的若干折疊支段，相鄰所述折疊支段之間相互垂直，所述連接段連接于方形散射體側壁沿其長度方向的中間位置。