[發明專利]一種基于三重周期極小曲面的輕質隔聲結構及其制備方法

在審

• 申請號: 202011640950.2
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112687253A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 劉杰;林春貫
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: G10K11/168
• 分類號: G10K11/168;B32B7/12;B32B33/00;G10K11/172
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 付茵茵

本發明公開一種基于三重周期極小曲面的輕質隔聲結構及其制備方法，包括上面板、上膠合層、夾芯、下膠合層和下面板，所述夾芯包括三重周期極小曲面，上面板與夾芯的上界面粘合，下面板與夾芯的下界面粘合。使用數學軟件，根據定義三重周期極小曲面的數學公式和定義夾芯的整體形狀劃分區域的數學公式得出的布爾交集，建立三重周期極小曲面的模型，再導入逆向工程軟件，將曲面沿法線方向兩側偏移指定的數值并連接起來，從而建立夾芯的三維實體模型，根據夾芯的三維實體模型制造夾芯；制造上面板和下面板，通過上膠合層使上面板與夾芯的上界面粘合，通過下膠合層使下面板與夾芯的下界面粘合。

技術領域

本發明涉及輕質隔聲結構技術領域，特別涉及一種基于三重周期極小曲面的輕質隔聲三明治結構及其制備方法。

背景技術

高鐵和飛機等在運行時難以避免地產生噪聲，對乘客的生理、心理等各方面造成巨大影響，而隔聲可以降低噪聲在傳播途中的聲音強度，減少噪聲污染。三明治夾芯結構已廣泛被應用于隔聲領域，可以在滿足隔聲需求的同時，平衡輕量化與剛度，實現高比剛度。但現有的一些三明治夾芯結構在某些重要的頻段中存在較大頻段的隔聲低谷，限制了其應用范圍。而極小曲面是連續光滑曲面的獨特拓撲構型，可以增加噪聲在夾芯結構中的消耗方式和傳播路徑，提高阻尼的耗散能力，達到更好的隔聲性能。因此開發一種可以同時滿足高比剛度和多頻段隔聲性能較優的新型輕質隔聲結構具有非常重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于三重周期極小曲面的輕質隔聲三明治結構，利用三重周期極小曲面的連續光滑曲面的幾何拓撲構型特性，實現高比剛度和強隔聲性能。

本發明的另一目的在于提供一種上述基于三重周期極小曲面的輕質隔聲三明治結構的制備方法。

本發明的技術方案為：一種基于三重周期極小曲面的輕質隔聲結構，包括上面板、上膠合層、夾芯、下膠合層和下面板，所述夾芯包括三重周期極小曲面，上面板通過上膠合層與夾芯的上界面粘合，下面板通過下膠合層與夾芯的下界面粘合，所述夾芯的結構由定義三重周期極小曲面的數學公式、定義夾芯的整體形狀劃分區域的數學公式和曲面厚度共同決定。

所述定義三重周期極小曲面的數學公式為：

cos(aπx)cos(aπy)cos(aπz)-sin(aπx)sin(aπy)sin(aπz)＝C

其中，參數a值用于調節三重周期極小曲面單胞的尺寸和周期大小，周期為T＝2/a，a值越小，單胞尺寸越大，周期越大；參數C值用于調節三重周期極小曲面偏離原極小曲面的程度。

所述定義夾芯的整體形狀劃分區域的數學公式為：

x²+y²＝D

其中，參數D值用于調節圓柱形區域大小。

所述將定義三重周期極小曲面的數學公式與定義夾芯的整體形狀劃分區域的數學公式進行布爾交集運算，建立三重周期極小曲面夾芯的模型。

極小曲面夾芯由薄壁結構周期性排布組成，具有較高的比剛度。極小曲面的獨特空間幾何拓撲形式可增加聲波的傳遞和耗散途徑，以實現更好的隔聲效果。

一種基于三重周期極小曲面的輕質隔聲結構的制備方法，包括：

使用數學軟件，根據定義三重周期極小曲面的數學公式和定義夾芯的整體形狀劃分區域的數學公式得出的布爾交集，建立三重周期極小曲面的模型，再導入逆向工程軟件，將曲面沿法線方向兩側偏移指定的數值并連接起來，從而建立夾芯的三維實體模型，根據夾芯的三維實體模型制造夾芯；

制造上面板和下面板，通過上膠合層使上面板與夾芯的上界面粘合，通過下膠合層使下面板與夾芯的下界面粘合。

所述定義三重周期極小曲面的數學公式為：