[發(fā)明專利]一種低頻減振超材料

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811606418.1
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109505904A
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發(fā)明（設計）人: 周振華;夏敦;戴志輝;周民瑞;陳瑞
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: F16F6/00
• 分類號: F16F6/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提出了一種低頻減振超材料，它包括基體板，基體板上開設有孔陣列，在每一個孔中都安裝有一個外部環(huán)形永磁體，外部環(huán)形永磁體與基體板固連，在外部環(huán)形永磁體內側安裝有一個金屬環(huán)，該金屬環(huán)與外部環(huán)形永磁體固連。在每一個外部環(huán)形永磁體的圓心位置還安裝有一個圓柱形永磁體，該圓柱形永磁體與所述金屬環(huán)通過環(huán)形彈性膜連接。外部環(huán)形永磁體、金屬環(huán)、環(huán)形彈性膜、圓柱形永磁體等構成了減振超材料的一個局域共振元胞，通過局域共振元胞在基體板中周期陣列圓孔中的陣列從而構成減振超材料。本發(fā)明提出的低頻減振超材料兼具超低頻帶隙及高阻尼低頻吸振性能，具有帶隙頻率低、減振帶隙寬、低頻衰減能力強、易于實現低頻振動衰減等突出優(yōu)，其減振降噪性能與傳統(tǒng)減振超材料相比有較大提升，可用于汽車、船艦等設備中低頻振動與噪聲的降低、隔離及消除。

技術領域

本發(fā)明屬于減振超材料領域，具體涉及一種低頻減振超材料。本發(fā)明涉及的減振超材料能夠實現超低的減振帶隙，并且在帶隙范圍內具有優(yōu)異的振動抑制和減振性能。

背景技術

振動與噪聲無處不在，現在工業(yè)生產、交通、基礎建設等產生的大量的噪聲與振動，對設備的正常工作和人民的生活造成了巨大的影響，甚至是危害。振動與噪聲的抑制和消除技術是保證機械加工測量精度，武器裝備保持正常功能，確保設備工作性能、服役壽命等的共性關鍵基礎技術。

傳統(tǒng)的減振技術發(fā)展已經相當成熟，隨著超材料技術的不斷發(fā)展，新的振動抑制和消除手段不斷涌現。減振超材料的減振機理是通過其帶隙特征實現的，在帶隙頻帶范圍內，機械波的振動將被吸收和阻斷，從而實現減振作用。帶隙的形成機制包括布拉格散射機理和局域共振機理，布拉格散射形成的帶隙與單胞尺寸密切相關，且其波長的抑制與其單胞尺度在一個數量級，因此如果通過布拉格散射來獲得低頻帶隙，將導致異常龐大的晶格尺寸，因此在實際中受到了巨大的局限。而通過局域共振獲得低頻帶隙，其帶隙頻率與元胞共振的頻率基本一致，這為低頻減振提供了良好的思路和途徑。當前眾多學者對減振超材料展開了研究，雖然大量的聲學減振超材料被提出，但由于其帶隙頻率都在數百赫茲，甚至在數千赫茲，顯然并不適用于低頻減振。名稱為“一種低頻減振超材料復合阻尼板” (申請公布號：CN 105882022 B)的專利提出了一種低頻減振超材料復合阻尼板，其原理也是通過在復合阻尼板中布置大量的局域共振元胞，通過局域共振元胞的共振質量發(fā)生共振，并且粘彈性薄膜阻尼層將振動能耗散，從而實現減振。但是受限于中間層剛度的限制，局域共振元胞的固有頻率很難實現低頻率，因此對于低頻、超低頻的振動衰減依然十分困難。同時，實現減振超材料的低頻帶隙和低頻減振仍然是減振超材料公認和急需解決的難題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種超低帶隙頻率、高振動衰減性能以及寬頻帶的減振超材料。相對于現有技術，本發(fā)明具有以下有益效果：

1.本發(fā)明可以實現數十赫茲甚至數赫茲的低頻減振帶隙，可隔離低頻振動和噪聲；

2.本發(fā)明提出的減振超材料具有高阻尼特性，具有寬頻減振性能和良好的減振效果。

附圖說明

圖1 為本發(fā)明提出的超低頻減振超材料整體結構和外觀示意圖。

圖2為本發(fā)明提出的第一種實施方案的局域共振元胞的剖視圖及其磁化方向配置示意圖。

圖3為本發(fā)明提出的第二種實施方案的局域共振元胞的剖視圖以及磁化方向配置方式一的示意圖。

圖4為本發(fā)明提出的第二種實施方案的局域共振元胞的剖視圖以及磁化方向配置方式二的示意圖。

具體實施方式