非线性动力吸收器及其用于隔音的用法制造技术

本发明专利技术涉及一种建筑元件，其包括刚性材料制成的薄板(11)和至少一个非线性动力吸收器(9)，非线性动力吸收器(9)包括：‑具有两个末端部分(2a)和一个非线性弹簧功能的中间部分(2b)的叠片(1)，‑质点(3)，其紧固至叠片的非线性弹簧功能的中间部分(2b)，‑紧固构件(4)，其准许将叠片(1)的两个末端部分(2a)紧固在实心支座上，使得非线性弹簧功能的中间部分(2b)能在其一个或多个平衡位置周围振荡，非线性动力吸收器(9)通过紧固构件(4)以刚性方式紧固在薄板(11)上。本发明专利技术还涉及一种包含这样的建筑元件的隔墙，以及使用这样的吸收器或建筑元件来降低墙壁的透音度的用法。

Nonlinear dynamic absorber and use thereof for sound insulation

The invention relates to a building element, comprising a rigid material sheet (11) and at least one nonlinear dynamic absorber nonlinear dynamic absorber (9), (9): has two terminal (2a) and the middle part of a nonlinear spring function (2b) of the stack (1), particle (3), the middle part of the fastener to laminated nonlinear spring function (2b), fastening member (4), which will allow the lamination (1) part of the two terminal (2a) in solid fastening seat, the middle part of nonlinear spring function (2b) can be divided into around one or more of its equilibrium position oscillation, nonlinear dynamic absorber (9) through a fastening member (4) is fastened on the sheet by the rigid way (11). The invention also relates to a partition wall comprising such a building element, and to the use of such an absorber or building element to reduce the transparency of the wall.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非线性动力吸收器及其用于隔音的用法
本专利技术涉及一种非线性动力吸收器及其用于改善被墙壁隔开的两个空间之间的隔音的用法。
技术介绍
确保被墙壁隔开的两个房间之间的隔音典型地要么是通过增加墙壁的表面密度(massesurfacique)，要么是通过给所述墙壁加衬里。在双层隔墙的情况下，可以将隔音材料插置在两个隔板之间的气隙中，该隔音材料典型地是矿棉垫或弹性泡沫。从声学角度看，这样的双层隔墙不管是否衬有隔离材料，在低频下都表现为质点-弹簧-质点系统，其中两个薄板之间的气隙或隔离材料衬板起到将它们彼此联接的弹簧的作用。图1示出了带有或者不带隔离衬板的这样的双层隔墙的消音指数(NFENISO140-3)怎样随着其声音频率而变化。其中存在低频(大约在100-150Hz)的称为“呼吸”频率的第一特性消音(f0)，其对应于系统的反相移动，以及高频(2000Hz与3000Hz之间)的称为重合频率的第二特性消音(fc)，其中入射声波的波长与薄板中的弯曲波的波长“重合”。本专利技术的目标是降低墙壁、尤其是双层隔墙在低频域中(也即大约50Hz与150Hz之间的频率)的透音度，而且无需加设补充隔音层和增加隔墙的总厚度。这个目标是通过一种尺寸适度的装置实现的，该装置紧固在墙壁的合适位置上，能够通过适应墙壁的固有变化而减轻甚至消除墙壁在呼吸频率下的谐振。基于薄板的这种谐振衰减的该物理现象称为能量泵吸(英语是energypumping或non-lineartargetedenergytransfer)。(例如参照O.Gendelman等人所著的《Energypumpinginnon-linearmechanicaloscillators》，第I和第II部分，J.Appl.Mech,68(2001)34-48)。能量泵吸这个名字是指从主要结构(一般是线性振荡器)向由基本上非线性的振荡器构成的辅助结构的不可逆的振动能量传递。辅助结构由质点通过非线性弹簧(可能是阻尼器)联接至主要结构构成，它没有固有谐振频率，并且能在任何频率下振荡。从主要结构的振动能量阈值开始，主要结构的振动能量被传递到辅助结构，从而减轻主要结构的振幅。称为非线性动力吸收器(英文是non-linearenergysink，缩写为NES)的辅助结构的尺寸优选地明显小于主要结构。能量泵吸广泛地用于多种多样的应用，例如建筑物和工程构造的防震保护，以及车辆的动力性能和船只稳定性能的提高。本申请人认识到，迄今为止尚未有人设想过利用能量泵吸来降低分隔建筑物的两个空间或者分隔建筑物的内部与外部的墙壁的透音度。本申请人研发了这样一种非线性动力吸收器，其既简单又牢固并且很轻，它可以简单地紧固在设计成用作墙壁或隔墙的薄板上，例如吊顶元件、地砖、单层或双层隔墙、内衬元件等等。
技术实现思路
本专利技术的非线性动力吸收器包括作为主要元件的叠片(lame)，叠片的两个末端嵌入在支座中(末端不是自由的)，小质点紧固在该叠片上。在动力载荷的情况下，此叠片表现得像非线性弹簧，在包含载荷频率的频率范围中在它的一个或多个平衡位置周围振荡，从而准许从主要谐振器(也即其上紧固着非线性吸收器的薄板)朝非线性动力吸收器的不可逆的振动能量传递。因此本专利技术的一个目的是一种非线性动力吸收器，其包括：-具有两个末端部分和非线性弹簧功能的一个中间部分的叠片，-质点，其紧固至叠片的非线性弹簧功能的中间部分，-紧固构件，其准许将叠片的两个末端部分紧固在实心支座上，使得非线性弹簧功能的中间部分能在它的一个或多个平衡位置周围振荡。本专利技术的非线性动力吸收器因此包括三个主要构件：-用于将叠片紧固至主要结构的紧固构件，该主要结构的振动要减轻，-具有两个非自由末端的叠片，两个非自由末端嵌入在紧固构件中，以及-小质点，其紧固在叠片的位于两个嵌入末端部分之间的“自由”中间部分上。当此动力吸收器受到具有足够能量和适当频率的振动载荷时，小质点以不同于激发频率的频率、在垂直于叠片的主要平面的平面中振荡，叠片的中间部分于是用作非线性弹簧，其将质点联接至紧固构件和紧固着动力吸收器的主要结构上。叠片可以由任何高杨氏模量(一般大于50GPa、优选地大于60GPa、且尤其大于70GPa)的刚性弹性材料构成。它优选地是金属叠片。该质点优选地紧固在叠片的非线性弹簧功能的中间部分的中心部分(更准确地说是在中间的三分之一)中，但是此位置并不是唯一能设想的位置，该质点完全可以具有偏心位置。该质点可以由与叠片的材料相同或不同的材料制成。与叠片一样，该材料优选地是金属材料。例如可以设想质点和叠片形成为单一件，该质点于是对应于叠片的中间部分的凸起。叠片优选地受到应力，尤其是压缩应力或扭转应力。此应力表现为形成薄叠片的弹簧的刚度减小。本申请人执行的试验显示，此应力还有这样的有利效果：能降低能量泵吸现象的触发阈值，并增加动力吸收器的效率。叠片优选地不受拉伸应力，拉伸应力可能会降低甚至抵消非线性动力吸收器的效力(可能因为弹簧刚度和触发阈值的增高)。压缩应力或扭转应力优选地足够大，以在叠片上施加弹性屈曲，也即，可逆屈曲，此屈曲随应力的释放而消失。在本专利技术的非线性动力吸收器的一个优选实施方案中，叠片受到压缩应力，压缩应力在叠片上施加弹性屈曲。屈曲后的叠片(也即，在叠片平面中受到压缩应力)具有两个稳定平衡点，而不是像未受压缩应力的叠片，只具有单个稳定平衡点。叠片的弹性屈曲不应过大。这是因为，当屈曲度超过某个值时，两个稳定平衡位置之间的转变变得太难，这样非线性弹簧只会在单个稳定平衡位置周围振荡。弹性屈曲有利地小于10%、优选地小于6%、尤其小于4%，此百分比是相对于非线性弹簧功能的中间部分的长度表达的。还可以通过表示变形量与叠片厚度的比例来表达叠片屈曲。在本专利技术的非线性动力吸收器中，此比例优选地小于100，尤其小于50，理想地小于30。在本专利技术的非线性动力吸收器的一个优选实施方案中，紧固构件由单一件构成，该单一件包括用于嵌入叠片的末端部分的两个嵌入构件。此实施方案在使用屈曲叠片的情况下尤其是有利的，因为这样无需将紧固构件附接至主要结构，就能调节叠片中的压缩应力。理论上，紧固构件也可以由两个不同的零件构成，每个零件都包括叠片的一个末端的嵌入构件。此实施方案在将非线性动力吸收器紧固在要减轻振动的主要结构上之后必须调节叠片中的应力。紧固构件应由具有足够刚性的材料制成，从而将振动从主要结构传递至构成叠片的非线性弹簧。该材料优选地是弹性模量足够高(一般大于1.5GPa)的聚合物材料。本申请人执行的试验使用的非线性动力吸收器的紧固构件由ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)制成。ABS是一种热塑基质的双相(丙烯腈-苯乙烯)复合材料，其中散布着弹性体(丁二烯)结节。这些结节在非线性动力吸收器的振动能量的消散方面起到重要作用。另一种可能特别适合形成紧固构件的这种类型的双相材料是抗冲击聚苯乙烯，这是一种聚(苯乙烯-b-丁二烯)嵌段共聚物，其中聚丁二稀弹性体结节散布在聚苯乙烯基质中。在本专利技术的一个吸引人的实施方案中，紧固构件因此由双相聚合物材料形成，这种材料包括刚性热塑基质(高杨氏模量)和散布在热塑基质中的弹性体相(低杨氏模量)。本专利技术的动力吸收器优选地具有垂直于叠片的纵轴线的对称平面。在动力吸收器的一个特别优选的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种建筑元件，其包括刚性材料制成的至少一个薄板(11)和至少一个非线性动力吸收器(9)，所述非线性动力吸收器(9)包括：‑叠片(1)，其具有两个末端部分(2a)和一个非线性弹簧功能的中间部分(2b)，‑质点(3)，其紧固至所述叠片的非线性弹簧功能的中间部分(2b)，‑紧固构件(4)，其准许将所述叠片(1)的两个末端部分(2a)紧固在实心支座上，使得所述非线性弹簧功能的中间部分(2b)能够在其平衡位置或多个平衡位置周围振荡，所述非线性动力吸收器(9)通过所述紧固构件(4)以刚性方式紧固在所述薄板(11)上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.09 FR 14596881.一种建筑元件，其包括刚性材料制成的至少一个薄板(11)和至少一个非线性动力吸收器(9)，所述非线性动力吸收器(9)包括：-叠片(1)，其具有两个末端部分(2a)和一个非线性弹簧功能的中间部分(2b)，-质点(3)，其紧固至所述叠片的非线性弹簧功能的中间部分(2b)，-紧固构件(4)，其准许将所述叠片(1)的两个末端部分(2a)紧固在实心支座上，使得所述非线性弹簧功能的中间部分(2b)能够在其平衡位置或多个平衡位置周围振荡，所述非线性动力吸收器(9)通过所述紧固构件(4)以刚性方式紧固在所述薄板(11)上。2.根据权利要求1所述的建筑元件，其特征在于，所述叠片受到应力，优选地为压缩应力或扭转应力。3.根据权利要求2所述的建筑元件，其特征在于，所述叠片受到对其施加弹性屈曲的应力，优选地为对其施加弹性屈曲的压缩应力。4.根据权利要求3所述的建筑元件，其特征在于，所述弹性屈曲小于10%、优选地小于6%、尤其小于4%，此百分比是相对于所述非线性弹簧功能的中间部分的长度表达的。5.根据前述权利要求中的一项所述的建筑元件，其特征在于，所述质点(3)紧固在所述叠片的非线性弹簧功能的中间部分(2b)的中心部分上。6.根据前述权利要求中的一项所述的建筑元件，其特征在于，所述叠片...

【专利技术属性】
技术研发人员：PO马泰，S贝利齐，M帕什巴，R蓬科，S贝尔热，
申请(专利权)人：圣戈班普拉科公司，圣戈班伊索福公司，法国国家科学研究中心，
类型：发明
国别省市：法国,FR