[發(fā)明專利]一種多頻帶選控的中低頻吸隔振超穎材料

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811256784.9
• 申請(qǐng)日: 2018-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN109263165A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃海波;丁渭平;趙丹丹;毛楠杰;楊明亮;張聞見
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B32B7/12
• 分類號(hào): B32B7/12;B32B25/00;B32B15/00;B32B5/02;B32B27/00;B32B15/14;B32B15/06;B32B25/04;B32B25/10
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發(fā)明公開了一種頻率可控的中低頻吸隔振超穎材料結(jié)構(gòu)，包括開設(shè)有孔陣列基體，以及設(shè)置在每一個(gè)孔中的控頻模塊和能量耗散模塊，能量耗散模塊的兩端分別嵌入基體和控頻模塊中；基體由第一中間層以及對(duì)稱設(shè)置于第一中間層上表面和下表面的第一復(fù)合層構(gòu)成，能量耗散模塊由第二中間層以及對(duì)稱設(shè)置于第二中間層上表面和下表面的第二復(fù)合層構(gòu)成，控頻模塊由第三中間層以及對(duì)稱設(shè)置于第三中間層上表面和下表面的第三復(fù)合層構(gòu)成。該超穎材料結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)輕巧、所占空間小、安裝便利、輕量化等優(yōu)點(diǎn)，具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值，值得在業(yè)內(nèi)推廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于振動(dòng)控制及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多頻帶選控的中低頻吸隔振超穎材料。

背景技術(shù)

如今，用戶對(duì)汽車乘坐舒適性的要求日漸增長(zhǎng)，提高汽車NVH性能是國(guó)內(nèi)外企業(yè)提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力以及產(chǎn)品升級(jí)的重要方向之一。對(duì)于汽車、船舶等交通運(yùn)輸工具而言，中低頻振動(dòng)一直是熱點(diǎn)、難點(diǎn)問題，因?yàn)橹械皖l振動(dòng)波在傳播時(shí)不僅穿透能力強(qiáng)且難以衰減。結(jié)構(gòu)的過度振動(dòng)，輕則影響舒適性，重則激發(fā)其余零部件、儀器的共振峰，危及可靠性、使用壽命和安全性；并且當(dāng)某些頻率的次聲波與人體器官的頻率接近時(shí)，產(chǎn)生共振，對(duì)人體造成的傷害非常大。

在工程運(yùn)用中，常用阻尼材料進(jìn)行振動(dòng)噪聲控制，將高阻尼系數(shù)材料附在結(jié)構(gòu)件的表面，通過將機(jī)械振動(dòng)的能量轉(zhuǎn)化為熱能或者其他形式的能量耗散掉，從而達(dá)到減振的目的。然而，雖然傳統(tǒng)阻尼材料對(duì)高頻減振效果顯著，但對(duì)低頻減振效果欠缺，其受溫度影響較大，低溫和高溫條件下減振性能都低，使用周期較短；同時(shí)新型阻尼材料經(jīng)濟(jì)適用性不高。伴隨輕量化、環(huán)保化的限制條件，對(duì)阻尼材料的要求也越來越高。所以迫切需要一種新方法、新理論和環(huán)保新結(jié)構(gòu)來解決結(jié)構(gòu)的低頻振動(dòng)問題。

目前，振動(dòng)控制的方法主要有兩類：第一是從振動(dòng)的源頭上進(jìn)行振源控制，比如，設(shè)計(jì)開發(fā)具有較少振動(dòng)的產(chǎn)品。第二是從振動(dòng)傳播的路徑上進(jìn)行控制，以達(dá)到隔離、衰減和吸收振動(dòng)的目的。對(duì)兩種方法進(jìn)行比較，一般情況下從源頭上進(jìn)行控制成本高且難度較大，所以從傳播路徑上進(jìn)行控制成為優(yōu)化選擇。近年來，新興的超穎材料具有良好的吸隔振效果。超穎材料沒有嚴(yán)格的定義，這種材料可周期性調(diào)節(jié)材料的彈性模量和質(zhì)量密度，通過改變材料中的“人工晶胞”，使單個(gè)“人工晶胞”產(chǎn)生局域共振作用，形成奇特的吸隔振超穎材料特性。對(duì)于超穎材料禁帶的研究，早期是基于布拉格散射機(jī)理，其禁帶主要集中在中高頻段，后續(xù)研究突破了布拉格散射機(jī)理的限制，可以達(dá)到晶格的小尺寸控制禁帶所對(duì)應(yīng)的大波長(zhǎng)，并且散射體也無需周期性排布，任意隨機(jī)的排列都能形成禁帶。

相關(guān)領(lǐng)域已公開的專利中，率志軍，李玩幽，翁俊等人的發(fā)明“一種小質(zhì)量比減振結(jié)構(gòu)(CN 201973166 U)”，主要介紹了通過安裝隔振器對(duì)動(dòng)力吸振器的能量進(jìn)行分流，從而減小吸振器重量、體積、成本。但該結(jié)構(gòu)的質(zhì)量相對(duì)本發(fā)明仍然過重，且這種小質(zhì)量比減振結(jié)構(gòu)的應(yīng)用場(chǎng)合較為局限，不適用于車身的低頻振動(dòng)。相關(guān)領(lǐng)域已發(fā)表的論文中，吳九匯、馬富銀等發(fā)表的論文“聲學(xué)超材料在低頻減振降噪中的應(yīng)用評(píng)述”(機(jī)械工程學(xué)報(bào),2016.13.068)中提及基于超穎材料的低頻減振降噪結(jié)構(gòu)主要有三類：第一類是一維桿狀結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)是利用桿的軸向運(yùn)動(dòng)降低軸系、桿系等結(jié)構(gòu)中的振動(dòng)問題。第二類是薄板類結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)此類結(jié)構(gòu)獲得帶隙處于較高的KHz段，不能應(yīng)用于中低頻的振動(dòng)控制。第三類是薄膜類結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)薄膜張力以及各個(gè)單元的形狀尺寸來獲得共振的頻率，但是薄膜張力的調(diào)節(jié)十分困難，微小的改變引起頻率成百上千的變化量

綜上所述，對(duì)于工程中的中低頻振動(dòng)問題，傳統(tǒng)阻尼材料低頻減振效果不理想，新型阻尼材料成本費(fèi)用高昂，其他結(jié)構(gòu)不具備物理上頻率精準(zhǔn)可控、且具有較寬禁帶的特點(diǎn)。基于局域共振原理的超穎材料可解決中低頻振動(dòng)控制的瓶頸問題并且制造成本較低，因此，迫切需要發(fā)明一種多頻帶選控的中低頻吸隔振超穎材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決上述問題，提供一種多頻帶選控的中低頻吸隔振超穎材料，該超穎材料結(jié)構(gòu)可針對(duì)性解決任意中低頻段的振動(dòng)問題，且需要吸隔振的頻率可精確設(shè)計(jì)，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)尺寸小、便于安裝、符合輕量化要求的優(yōu)點(diǎn)。