[發明專利]一種細長結構的吸振裝置及其能帶結構的計算方法

在審

• 申請號: 202210735613.4
• 申請日: 2022-06-27
• 公開（公告）號: CN115062517A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 孫加亮;黃業雄;陳恩民;文浩;金棟平
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 北京圣州專利代理事務所(普通合伙) 11818
• 代理人: 王振佳

1.一種細長結構吸振裝置，其特征在于，吸振裝置為彈性超材料，具備能帶結構；吸振裝置包括若干個周期性排列的蛛網諧振子，蛛網諧振子均固定穿設于凱夫拉系繩上，蛛網諧振子及其前后位置的凱夫拉系繩共同構成原胞；蛛網諧振子包括充當彈簧的輻條和充當質量塊的圓環，輻條對圓環內部支撐，且輻條相交處形成供凱夫拉系繩穿過的孔道；蛛網諧振子由ABS塑料經3D打印技術制作。

2.根據權利要求1所述吸振裝置的能帶結構的計算方法，其特征在于，包括：

S1、建立原胞的有限元模型；基于絕對節點坐標法，采用空間縮減梁單元對凱夫拉系繩進行建模，采用薄殼單元對蛛網諧振子進行建模；然后，定義單元節點編號以及單元自由度編號，并儲存每個單元的幾何參數和材料參數；

S2、利用形函數獲得節點坐標和單元內任意點的全局位置矢量之間的關系；

S3、通過對單元應變能求導得到單元彈性力，通過對單元彈性力求導得到雅可比矩陣，根據虛功原理計算單元質量矩陣，然后將單元質量矩陣和彈性力的雅可比矩陣代入單元動力學方程，然后將單元動力學方程各項按照單元自由度編號拼裝，得到系統動力學方程；

S4、在原胞的上下兩側添加布洛赫邊界條件，并結合歐拉公式，對位移場的實部和虛部分離；

S5、使用兩個相同的原胞有限元模型，分別模擬位移場的實部和虛部；

S6、遍歷第一布里淵區的所有波矢量，得到本征頻率關于波矢的頻散曲線簇，進而基于頻散曲線簇即可得到吸振裝置的能帶結構的帶隙。