[發(fā)明專利]一種部分埋入變梯度Rayleigh波屏障結(jié)構(gòu)及其制作方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811517908.4 | 申請日： | 2018-12-12 |
| 公開（公告）號： | CN109778918B | 公開（公告）日： | 2020-01-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 于桂蘭;秦凱強(qiáng);劉澤 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京交通大學(xué) |
| 主分類號： | E02D31/08 | 分類號： | E02D31/08 |
| 代理公司： | 11392 北京衛(wèi)平智業(yè)專利代理事務(wù)所(普通合伙) | 代理人： | 謝建玲;郝亮 |
| 地址： | 100044*** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 散射體 埋入 屏障結(jié)構(gòu) 隔震 表面波 分段 連續(xù)變截面 散射體材料 工程材料 規(guī)律分布 幾何參數(shù) 截面形式 結(jié)構(gòu)構(gòu)型 頻率衰減 梯度分布 梯度線性 變截面 等截面 衰減域 帶隙 鋁材 土體 制作 混凝土 鋼材 屏障 地震 覆蓋 | ||
本發(fā)明為一種部分埋入變梯度Rayleigh波屏障結(jié)構(gòu)及其制作方法，屬于工程減隔震領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有周期性波屏障結(jié)構(gòu)帶隙覆蓋頻率較窄以及不能有效隔絕低頻地震表面波的問題。該結(jié)構(gòu)包括散射體和基體，以土體作為基體，散射體按照一定規(guī)律分布在基體中。散射體的形式可以是板或柱，板或柱的截面形式沿高度方向可以是等截面、變截面或連續(xù)變截面，散射體材料可以是混凝土、鋁材以及鋼材等常用工程材料。散射體以等間距埋入基體中，埋入深度呈分段梯度分布。該波屏障對低頻Rayleigh表面波有較好的隔震性能，且有很寬的頻率衰減域。通過調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)型和幾何參數(shù)、梯度分段的數(shù)目和各段梯度線性變化的斜率，可以調(diào)整衰減域的寬度和位置，滿足不同隔震性能的要求。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于工程減隔震，涉及了物理、力學(xué)和地震工程學(xué)等領(lǐng)域，具體涉及一種部分埋入變梯度Rayleigh波屏障結(jié)構(gòu)及其制作方法。
背景技術(shù)
近年來基于聲子晶體理論的表面波屏障設(shè)計開始受到人們越來越多的關(guān)注。聲子晶體是指材料及幾何形狀在空間呈周期排列的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)。聲子晶體具有帶隙特性，即當(dāng)彈性波在聲子晶體中傳播時，某些頻率范圍內(nèi)的波不能通過，稱之為帶隙(或禁帶)；某些頻率范圍內(nèi)的波可以通過，稱之為通帶。通過合理設(shè)計周期結(jié)構(gòu)的材料參數(shù)和幾何參數(shù)，會使帶隙頻率范圍內(nèi)的彈性波大大衰減，使振動傳播得到有效控制，從而有利于營造一個無振環(huán)境，為結(jié)構(gòu)的減振降噪控制賦予新的活力。因此，聲子晶體已成為材料學(xué)、物理學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)及其它相關(guān)學(xué)科十分活躍的研究領(lǐng)域之一。
地震Rayleigh波振幅大，傳播距離遠(yuǎn)，頻率較低，一般在20Hz以下，對結(jié)構(gòu)的危害很大。如何采用新技術(shù)來有效降低震害，是科研工作者的迫切任務(wù)。周期性波屏障作為一種比較有效的隔震措施，通過人為設(shè)計和結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)整，使帶隙頻率覆蓋地震動主頻范圍，有望達(dá)到較好的隔震效果。然而，根據(jù)聲子晶體的彈性波帶隙形成機(jī)理，聲子晶體可以分為Bragg散射型和局域共振型兩種聲子晶體。前者帶隙頻率所對應(yīng)的波長與晶格常數(shù)處于同一數(shù)量級，要獲得低頻帶隙不得不增大晶格常數(shù)，從而使結(jié)構(gòu)尺寸過大；而后者帶隙頻率所對應(yīng)的波長雖然遠(yuǎn)大于晶格常數(shù)，且已有實驗證明可用較小尺寸獲得低頻帶隙；但是，由于Fano現(xiàn)象的影響，帶隙內(nèi)彈性波的有效衰減比較小，所形成的帶隙過窄，仍無法獲得低頻寬帶的隔震效果。因此，必須尋找一種有效手段，在減小結(jié)構(gòu)尺寸的同時有效降低衰減域中心頻率及增加衰減域?qū)挾龋@也是目前研究的難點之一。為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提出了一種部分埋入變梯度Rayleigh波屏障結(jié)構(gòu)及其制作方法。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是針對低頻地震波導(dǎo)致周期結(jié)構(gòu)尺寸較大的問題，克服現(xiàn)有結(jié)構(gòu)難以同時滿足小尺寸和低頻、寬衰減域要求的不足，提供一種基于聲子晶體理論的部分埋入變梯度Rayleigh波屏障結(jié)構(gòu)及其制作方法。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：
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