[發明專利]一種具有顆粒阻尼特性的立體形式聲子晶體隔振降噪裝置

有效

• 申請號: 202110440044.6
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113108002B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 王毅澤;位琳帥;汪越勝
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F16F7/01
• 分類號: F16F7/01
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

本發明公開一種具有顆粒阻尼特性的立體形式聲子晶體隔振降噪裝置，包括空心大立方箱體、空心小立方箱體、散體顆粒群、緩沖材料；所述空心小立方箱體內放置有所述散體顆粒群形成有所述顆粒阻尼器；所述空心小立方箱體與所述顆粒阻尼器按照體心立方排列構成體心立方體結構；所述空心小立方箱體通過排列組成小立方體結構，所述體心立方體結構與所述小立方體結構在所述空心大立方箱體內按周期順序排列形成有三維聲子晶體；空心大立方箱體表面設置有孔；所述緩沖材料粘接在空心大立方箱體的底部，用于減少振源與隔振裝置碰撞產生的噪音。

技術領域

本發明涉及人工彈性波超構材料與聲子晶體技術領域，具體為一種具有顆粒阻尼特性的三維空間立體形式聲子晶體隔振降噪裝置。

背景技術

隨著科學技術的迅速發展以及人們生活水平的提高，各個領域對結構的振動噪聲的控制越來越嚴格，特別是機械結構的方面的控制。眾所周知，在工程中由于振動或者沖擊而產生的疲勞破壞、共振等問題會嚴重影響機械結構的使用壽命，除此之外還會產生噪聲，嚴重的可能會危害人體的生命健康。因此，在實際工程結構中衰減機械結構的振動以及噪聲具有重要的意義。

聲子晶體是一種人工周期性結構，通過改變其周期性分布或幾何參數，可以影響彈性波的傳播特性。自從聲子晶體這一概念被提出以來，人們在研究其特性問題上從未停歇，例如，帶隙特性。帶隙特性作為聲子晶體的十分重要的特性之一，在帶隙頻率范圍內可以隔離振動，可顯著抑制甚至是禁止彈性波在禁帶頻率范圍內傳播?；趲短匦裕曌泳w在隔振降噪中應用非常廣泛。例如，人們設計了一種用于艦船隔振的蜂窩狀聲子晶體結構，可抑制單方向上的振動，但是不能抑制三維方向上的振動。針對一維聲子晶體隔振裝置的不足，本發明提供了一種三維的隔振裝置。

碰撞阻尼技術屬于振動的被動控制技術，它是利用振動過程中自由質量(顆粒群)與主系統的碰撞來控制主系統的響應，由于碰撞阻尼器結構簡單、經濟性好，安裝方便，且適用于多種環境而得到迅猛的發展。早期的碰撞阻尼器為單振子模式，通過單質量塊與主體的碰撞產生動量交換來抑制振動，可有效的降低主系統的能量，但是質量塊與主體結構的碰撞會產生較大的噪音。為了克服單質量塊碰撞阻尼器的不足，研究人員提出了多種結構來降低碰撞時產生的噪音，例如，將大量鉛粒用柔軟的袋子包起來來替代單體碰撞阻尼，很好的延長了碰撞的接觸時間，降低了碰撞噪音；另一種是將多個質量塊進一步細化成顆粒，在主體結構上打孔或預留腔體內填充顆粒，演化形成了顆粒阻尼器，顆粒阻尼器不僅利用了動量交換，還利用了顆粒間的摩擦消耗能量，從而大幅度提高了減振性能，是當前國內外碰撞阻尼領域的研究熱點。

然而，目前常見的顆粒阻尼器還存在一些不足：第一，傳統的顆粒阻尼器的內置顆粒堆疊在一起，極大的限制了顆粒的運動能力，造成減振效果不佳；其次，顆粒群均采用尺寸一致的顆粒，在外部激勵時，碰撞次數少且接觸面窄導致能量耗散效率較低；此外，顆粒阻尼器在工作時會產生一定的噪聲，而噪聲的產生與顆粒群的數量及質量密切相關。因此，研究人員對現有的顆粒阻尼器加以改進，采用兩種尺寸不同的顆粒，可以有效的提高耗能能力并降低噪音，這對于實際工程中的減振降噪具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種固定在振動結構上的，通過聲子晶體帶隙調節與散體顆粒群內顆粒小球間碰撞耗散能量的，基于聲子晶體和顆粒阻尼器的減振降噪裝置。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種具有顆粒阻尼特性的立體形式聲子晶體隔振降噪裝置，包括空心大立方箱體、空心小立方箱體、散體顆粒群、緩沖材料；所述空心小立方箱體內放置有所述散體顆粒群形成有所述顆粒阻尼器；所述空心小立方箱體與所述顆粒阻尼器按照體心立方排列構成體心立方體結構；所述空心小立方箱體通過排列組成小立方體結構，所述體心立方體結構與所述小立方體結構在所述空心大立方箱體內按周期順序排列形成有三維聲子晶體；空心大立方箱體表面設置有孔；所述緩沖材料粘接在空心大立方箱體的底部，用于減少振源與隔振裝置碰撞產生的噪音。