[發(fā)明專利]一種三角晶格局域共振型聲子晶體結(jié)構(gòu)

有效

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• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113096628B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 向家偉;馬幸福
• 申請（專利權(quán)）人: 溫州大學(xué)
• 主分類號: G10K11/172
• 分類號: G10K11/172
• 代理公司: 溫州名創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33258
• 代理人: 陳加利

本發(fā)明公開了一種三角晶格局域共振型聲子晶體結(jié)構(gòu)，包括有本體，其本體由多個結(jié)構(gòu)完全一樣的菱形單胞結(jié)構(gòu)規(guī)則排列構(gòu)成；每一個所菱形單胞結(jié)構(gòu)均包括有一菱形外框、一長方形散射體、兩組第一彈性梁和兩組第二彈性梁，長方形散射體嵌入在菱形外框的正中間，兩組第一彈性梁和兩組所述的第二彈性梁作為長方形散射體與菱形外框之間的連接結(jié)構(gòu)、圍繞著長方形散射體的中心交錯且間隔排列設(shè)置；菱形外框、第一彈性梁和第二彈性梁的組成材料均為環(huán)氧樹脂，長方形散射體的組成材料為鋼。本發(fā)明具有以下優(yōu)點和效果：本發(fā)明的三角晶格聲子晶體結(jié)構(gòu)具有良好的局域共振特性，能通過幾何參數(shù)調(diào)整獲得低頻寬禁帶，使聲子晶體結(jié)構(gòu)能更好地應(yīng)用于工程領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聲子晶體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種三角晶格局域共振型聲子晶體結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

作為一種具有空間周期性并呈現(xiàn)出彈性波禁帶特性的新型人工結(jié)構(gòu)，聲子晶體憑借其獨特的物理特性，在振動控制與噪聲隔離方面具有誘人的應(yīng)用前景。目前，大部分的聲子晶體禁帶頻率往往較高且禁帶寬度較窄，而對于工程應(yīng)用的低頻寬禁帶要求不符合，這嚴重限制了其在減振降噪領(lǐng)域的應(yīng)用。如何獲得可調(diào)低頻寬禁帶的聲子晶體結(jié)構(gòu)將顯得格外重要。

近些年來，聲子晶體作為一種新型的聲學(xué)功能材料，可以在禁帶頻率范圍內(nèi)抑制噪聲與振動的擴散。在聲子晶體研究的早期階段，聲子晶體周期結(jié)構(gòu)禁帶產(chǎn)生機理主要是布拉格散射機理，其中結(jié)構(gòu)周期性起著主導(dǎo)作用，難以在較小的周期尺寸條件下得到1kHz以下的低頻禁帶，導(dǎo)致其在工程領(lǐng)域很難有實際的應(yīng)用。隨后，為了避免布拉格聲子晶體結(jié)構(gòu)周期性的限制，有學(xué)者在研究三維復(fù)合聲子晶體結(jié)構(gòu)時，提出了局域共振機理，可實現(xiàn)在較小周期尺寸范圍內(nèi)實現(xiàn)低頻噪聲與振動的抑制。因此，各種具有低頻禁帶的局域共振型聲子晶體結(jié)構(gòu)被設(shè)計用于減振降噪。例如，有學(xué)者在研究正方晶格鋼柱與流體耦合的聲子晶體結(jié)構(gòu)時，發(fā)現(xiàn)了通過改變微結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)禁帶的調(diào)制的現(xiàn)象；有學(xué)者對具有周期涂層的聲子晶體結(jié)構(gòu)進行了研究，通過改變涂層范圍來調(diào)控禁帶；有學(xué)者討論了二維局域共振型聲子晶環(huán)狀結(jié)構(gòu)的完全禁帶結(jié)構(gòu)。有學(xué)者通過直接在典型工程板結(jié)構(gòu)中引入周期性設(shè)計，研究其隔聲性能；有學(xué)者在研究加筋板結(jié)構(gòu)時，引入局域共振結(jié)構(gòu)，形成局域共振型聲子晶體板結(jié)構(gòu)；有學(xué)者在研究二維聲子晶體夾層板結(jié)構(gòu)時，通過將具有不同尺寸的芯層進行周期排布，產(chǎn)生了彈性波禁帶；有學(xué)者分析了局域共振型聲子晶體板結(jié)構(gòu)，依據(jù)“質(zhì)量-彈簧”原理，通過引入空隙來分割包覆層，降低包覆層剛度，從而獲得低頻禁帶。

本發(fā)明在以上研究基礎(chǔ)上，提出了一種新型三角晶格局域共振型聲子晶體結(jié)構(gòu)，擬獲得低頻寬禁帶特性，使聲子晶體更好的應(yīng)用于工程領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種三角晶格局域共振型聲子晶體結(jié)構(gòu)，以解決背景技術(shù)中所提出的問題。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：一種三角晶格局域共振型聲子晶體結(jié)構(gòu)，包括有本體，其本體由多個結(jié)構(gòu)完全一樣的菱形單胞結(jié)構(gòu)規(guī)則排列構(gòu)成；

每一個所述的菱形單胞結(jié)構(gòu)均包括有一菱形外框、一長方形散射體、兩組第一彈性梁和兩組第二彈性梁，所述的長方形散射體嵌入在菱形外框的正中間，兩組所述的第一彈性梁和兩組所述的第二彈性梁作為長方形散射體與菱形外框之間的連接結(jié)構(gòu)、圍繞著長方形散射體的中心交錯且間隔排列設(shè)置；

每一個所述的第一彈性梁包括有依次連接的第一直線段、第一蛇形段和第二直線段，所述的第一直線段與長方形散射體側(cè)壁相連，所述的第二直線段與菱形外框的側(cè)壁系相連，所述的第一蛇形段連接在第一直線段和第二直線段之間；

每一個所述的第二彈性梁包括有依次連接的第三直線段、第二蛇形段和第四直線段，所述的第三直線段與長方形散射體側(cè)壁相連，所述的第四直線段與菱形外框的側(cè)壁系相連，所述的第二蛇形段連接在第三直線段和第四直線段之間；

所述的菱形外框、第一彈性梁和第二彈性梁的組成材料均為環(huán)氧樹脂，所述的長方形散射體的組成材料為鋼。

進一步設(shè)置是：