[實用新型]一種基于形狀記憶合金的帶隙可控超材料梁

有效

• 申請號: 201821999088.2
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN209585421U
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 莊國志;呂旭峰;李振華;王宇涵;王丹鳳
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: E04C3/02
• 分類號: E04C3/02;G01B11/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本實用新型公開了一種基于形狀記憶合金的帶隙可控超材料梁，包括基梁、形狀記憶合金和加熱片；形狀記憶合金在加熱的狀況下呈彎曲狀，在冷卻情況下呈水平狀；所述的形狀記憶合金以設定間隔沿基梁長度方向布置在基梁上，加熱片貼附在形狀記憶合金上。本實用新型通過形狀記憶合金形狀的變化可以實現局域共振帶隙的移動，實現了帶隙的調節。架設簡單，且不強制需要周期架設實現。通過形狀記憶合金的變化可以實現布拉格帶隙與局域共振帶隙的切換，大大拓寬了可調節帶隙的范圍。

技術領域

本實用新型屬于超材料領域，尤其涉及一種基于形狀記憶合金的帶隙可控超材料梁。

背景技術

超材料梁存在帶隙特性，帶隙頻率范圍內的彈性波傳播可以被有效抑制，因而將超材料梁應用到工程結構中，可以通過超材料梁的帶隙特性和通帶特性實現減振效果，這對于機械結構減振設計具有重要意義。

目前為止，超材料帶隙機理存在兩種方式。

早期的帶隙研究主要是基于布拉格散射機理，其出現的帶隙頻率位置主要受布拉格條件控制，即

a：晶格尺寸；λ：彈性波波長。參考文獻：Sigalas M M,Economou E N.Elastic andacoustic wave band structure[J].Journal of Sound and Vibration,1992,158(2):377-382。

另一種是基于局域共振機理，其取決于局域共振單元自身的諧振特性與基體中長波行波的相互作用。參考文獻：Liu Z,Zhang X,Mao Y,et al.Locally resonant sonicmaterials[J].Science,200,289(5485):1734-1736。

然而通過布拉格機理實現帶隙取決于晶格尺寸，而普通的超材料梁晶格尺寸一旦確定即不能更改，限制了對帶隙位置的調控；要實現低頻的布拉格帶隙，必須采用較大的晶格尺寸，這一定程度限制了布拉格型超材料在低頻減振方面的應用；

而局域共振型材料雖然可以實現低頻，但帶隙寬度較小；并且采用“彈簧-振子”形式的普通局域共振型材料的局域帶隙數量只有一個，這限制了其在多頻率范圍的應用。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于形狀記憶合金的帶隙可控超材料梁。

本實用新型的基于形狀記憶合金的帶隙可控超材料梁，包括基梁、形狀記憶合金和加熱片；所述的形狀記憶合金在加熱的狀況下呈彎曲狀，在冷卻情況下呈水平狀；所述的形狀記憶合金以一片或多片為一個形狀記憶合金單元，所述的形狀記憶合金單元以設定間隔沿基梁長度方向設置在基梁上，所述的加熱片貼附在形狀記憶合金上。

優選的，所述的形狀記憶合金為雙程記憶合金，所述的形狀記憶合金只有一端設置在基梁上。

優選的，所述的形狀記憶合金單元包括兩片形狀記憶合金，兩片形狀記憶合金的一端設置在基梁上，另一端懸空，且所述的兩片形狀記憶合金相對于基梁對稱布置。

優選的，所述的加熱片為有PI加熱膜，通過通斷電控制形狀記憶合金片的彎曲與平躺。優選的，所述的形狀記憶合金上的加熱片完全相同，加熱片可以由同一開關控制，使形狀記憶合金受熱相同；也可以由多個開關控制，使部分形狀記憶合金受熱，部分不受熱，以實現晶格常數的變化。

優選的，所述的形狀記憶合金單元以等間隔沿基梁長度方向設置在基梁上。

優選的，所述的形狀記憶合金一端設置在基梁上，另一端設置有質量塊。所述的質量塊可以為鋼珠，所述的質量塊可以設置在塑料底墊上，所述的塑料底墊連接在形狀記憶合金上，連接方式可以是通過膠水進行面粘接，通過塑料底墊的過渡可以消除直接用膠水粘接鋼珠存在的不穩定性。塑料底墊可采用3D打印方式制作。