[發(fā)明專利]一種徑向周期環(huán)狀局域共振聲子晶體圓盤

在審

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• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111862923A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李麗霞;李鵬國;解妙霞;同志學(xué)
• 申請（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號: G10K11/172
• 分類號: G10K11/172;G10K11/162
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 賀小停

一種徑向周期環(huán)狀局域共振聲子晶體圓盤，包括若干圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，若干圓環(huán)形結(jié)構(gòu)徑向同心排列形成圓盤；圓環(huán)形結(jié)構(gòu)任意位置的截面包括外殼結(jié)構(gòu)、內(nèi)芯結(jié)構(gòu)和三角形連接體；外殼結(jié)構(gòu)的內(nèi)部同軸設(shè)置有內(nèi)芯結(jié)構(gòu)，內(nèi)芯結(jié)構(gòu)和外殼結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有若干三角形連接體。本發(fā)明局域共振徑向周期環(huán)狀結(jié)構(gòu)聲子晶體圓盤采用三種不同材料，與傳統(tǒng)單一材料相比，產(chǎn)生更低的帶隙；且四個連接體分布在內(nèi)殼壁的四角，與外殼和中間正八邊形緊密相接，具有一定的剛度。通過調(diào)節(jié)正八邊形結(jié)構(gòu)的對邊距離以及四個三角形連接塊的直角邊長度可對于帶隙進(jìn)行調(diào)整。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能材料領(lǐng)域，特別涉及一種徑向周期環(huán)狀局域共振聲子晶體圓盤。

背景技術(shù)

在工業(yè)生產(chǎn)和工程的各個領(lǐng)域，都存在著機(jī)械振動的有害問題，這些問題會引起巨大的損失，給人類的生產(chǎn)生活帶來難以想象的問題。特別是在機(jī)械傳動過程中，所產(chǎn)生的振動會影響機(jī)械零件的工作性能，使生產(chǎn)造成極大影響。其中作為傳動的圓盤類結(jié)構(gòu)存在極大的振動問題，對零件的加工精度有一定的影響。而傳統(tǒng)的聲子晶體圓盤用單一材料組成，無法實(shí)現(xiàn)控制低頻的振動。

聲子晶體是一種周期性人工聲學(xué)功能材料，在一定頻率范圍內(nèi)能阻止彈性波的傳播。1993年，首次提出了聲子晶體概念。目前，聲子晶體的帶隙機(jī)制有兩種，布拉格散射型和局域共振型帶隙機(jī)制。2000年，首次提出了局域共振型聲子晶體的概念，由三種不同的材料構(gòu)成的聲子晶體突破了布拉格散射體存在的局限，使用較小的結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生低頻的帶隙。近年來，局域共振型聲子晶體具有其低頻帶隙的特性優(yōu)勢吸引了眾多學(xué)者的研究，相繼提出不同結(jié)構(gòu)的局域共振聲子晶體，研究其產(chǎn)生低頻的帶隙特性，但其包覆層與基體和散射體的接觸面較小，整體結(jié)構(gòu)很難具有一定的強(qiáng)度，并且加工制造難度會增加、加工成本也會隨之上升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種徑向周期環(huán)狀局域共振聲子晶體圓盤，以解決上述問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種徑向周期環(huán)狀局域共振聲子晶體圓盤，包括若干圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，若干圓環(huán)形結(jié)構(gòu)徑向同心排列形成圓盤；圓環(huán)形結(jié)構(gòu)任意位置的截面包括外殼結(jié)構(gòu)、內(nèi)芯結(jié)構(gòu)和三角形連接體；外殼結(jié)構(gòu)的內(nèi)部同軸設(shè)置有內(nèi)芯結(jié)構(gòu)，內(nèi)芯結(jié)構(gòu)和外殼結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有若干三角形連接體。

進(jìn)一步的，外殼結(jié)構(gòu)截面為正方形，內(nèi)芯結(jié)構(gòu)截面為正八邊形，三角形連接體截面為等腰直角三角形；四個三角形連接體分別設(shè)置在外殼結(jié)構(gòu)的四個內(nèi)直角處，且三角形連接體的斜邊與內(nèi)芯結(jié)構(gòu)的一個邊貼合。

進(jìn)一步的，正八邊形的內(nèi)芯結(jié)構(gòu)的對邊距離為11-15mm；三角形連接體直角邊長度為7-9mm；正方形外殼結(jié)構(gòu)的最外層對邊距離為18-22mm，外殼壁厚0.75-1.25mm。

進(jìn)一步的，外殼結(jié)構(gòu)的材料為環(huán)氧樹脂；三角形連接體的材料為硅橡膠，內(nèi)芯結(jié)構(gòu)的材料為鋼。

進(jìn)一步的，圓環(huán)形結(jié)構(gòu)任意位置的截面的整體結(jié)構(gòu)上下左右均對稱。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下技術(shù)效果：

本發(fā)明局域共振徑向周期環(huán)狀結(jié)構(gòu)聲子晶體圓盤采用三種不同材料，與傳統(tǒng)單一材料相比，產(chǎn)生更低的帶隙；且四個連接體分布在內(nèi)殼壁的四角，與外殼和中間正八邊形緊密相接，具有一定的剛度。通過調(diào)節(jié)正八邊形結(jié)構(gòu)的對邊距離以及四個三角形連接塊的直角邊長度可對于帶隙進(jìn)行調(diào)整。

本發(fā)明的局域共振圓盤在工業(yè)機(jī)械中有潛在應(yīng)用價值，基于局域共振機(jī)理聲子晶體圓盤結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生低頻帶隙特性，其帶隙范圍可以通過四個三角形的厚度來調(diào)節(jié)，帶隙頻率范圍的彈性波傳播會被控制，從而對低頻的振動進(jìn)行有效控制。

附圖說明

圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2本發(fā)明單個環(huán)狀截面示意圖。

圖3本發(fā)明三維實(shí)體的二維旋轉(zhuǎn)示意圖。