The invention provides a damping method, a system and a vibration damping device for low frequency elastic waves. The technical scheme of the present invention constructs a shock absorber according to the characteristics of the elastic wave and the vibration absorption requirements, and designs the shape, size and material parameters of the shock absorber, so that when the shock absorber is used as the propagation space of the elastic wave, the transformation of the elastic wave control equation approximately satisfies the invariance, so as to reduce the vibration. When an elastic wave is incident from an end face of the shock absorber located on the path where the elastic wave propagates to the shock absorber, the propagation direction of the elastic wave bends, and the elastic wave can propagate along the interior of the shock absorber to another end face of the shock absorber, thereby changing the propagation direction of the elastic wave. To reduce the elastic wave propagating to the vibration isolation parts, the vibration reduction is realized. The technical scheme of the invention has remarkable damping effect on the low frequency elastic wave in the frequency band range of 332 1800Hz.
【技术实现步骤摘要】
一种用于低频弹性波的减振方法、系统以及减振装置
本专利技术涉及减振
，特别是涉及一种用于低频弹性波的减振方法、系统以及减振装置。
技术介绍
减振是工程上为了减少机械振动对机器、结构或仪表设备正常工作的影响、防止振动危害而采取的主要措施。减振可分为主动减振和被动减振。主动减振又称积极减振，主要由振动探测装置、控制装置、动作器等元件组成，工作时消耗外部能源，由振动探测装置首先探测振动方向和动能，控制装置控制动作器作功，抵消振动。被动减振又称消极减振，主要由弹性元件和阻尼装置组成，工作时不消耗外部能源，只是耗散或暂时储存能量。被动减振有隔振和吸振等。隔振又可分为主动隔振和被动隔振。使用传统均匀材料进行被动隔振时，均匀材料令自身一阶共振频率远低于激励频率，从而减弱来自地面的激励。因此，均匀材料的支承刚度越小，一阶共振频率越小，则减振的效果越好。但是在一些实际工程应用场合中，例如桥梁支撑、星箭适配器等等，并不能一味的降低支承刚度，此时，存在支承刚度和减振程度之间的矛盾。近年来兴起的声学超颖材料(AcousticMetamaterial)和声子晶体通过远小于振动波长的微结构的周期性分布，利用局部共振现象和布拉格散射机理产生带隙，实现对振动频谱中某一部分频段的隔离。但是这种材料存在隔离的频带窄的问题。绕波方法是通过设计材料属性在空间的分布来改变弹性波传播的路径，令其绕过需要隔振的部件而实现减振的一种方法。该方法起源于电磁波和声波绕波控制方面的研究，即通过变换方法将原来的均匀场变换为跟随空间变形的弯曲场。由于电磁波和声波方程在变换前后的形式保持不变，即，具有不变性，...
【技术保护点】
1.一种用于低频弹性波的减振方法，适用于减少由激励源产生的弹性波所引起的待隔振部件的振动，包括：根据所述弹性波的特征和所述待隔振部件的减振需求构造具有指定厚度的减振装置，所述减振装置的厚度方向的任意两个横截面具有相同的形状，所述减振装置还具有两个端面，所述两个端面与所述横截面垂直，当所述弹性波从所述两个端面中的一个端面入射至所述减振装置，沿所述减振装置的内部传播到所述两个端面中的另一个端面并从所述另一个端面出射时，所述弹性波在所述一个端面入射的传播方向与所述弹性波在所述另一个端面出射的传播方向不同；并且，所述减振装置由非均匀各向同性材料组成，所述减振装置的厚度方向的任一横截面由多个微元组成，将所述多个微元中每一个微元内的材料等效为均匀材料，则该每一个微元内的材料参数满足以下条件：
【技术特征摘要】
1.一种用于低频弹性波的减振方法，适用于减少由激励源产生的弹性波所引起的待隔振部件的振动，包括：根据所述弹性波的特征和所述待隔振部件的减振需求构造具有指定厚度的减振装置，所述减振装置的厚度方向的任意两个横截面具有相同的形状，所述减振装置还具有两个端面，所述两个端面与所述横截面垂直，当所述弹性波从所述两个端面中的一个端面入射至所述减振装置，沿所述减振装置的内部传播到所述两个端面中的另一个端面并从所述另一个端面出射时，所述弹性波在所述一个端面入射的传播方向与所述弹性波在所述另一个端面出射的传播方向不同；并且，所述减振装置由非均匀各向同性材料组成，所述减振装置的厚度方向的任一横截面由多个微元组成，将所述多个微元中每一个微元内的材料等效为均匀材料，则该每一个微元内的材料参数满足以下条件：使得从所述一个端面入射至所述减振装置的所述弹性波能够沿着所述减振装置的内部传播到所述另一个端面，其中，λ和G分别是该微元内材料的等效拉梅Lamé第一常数和等效拉梅Lamé第二常数，A是通过保角变换将长方形二维空间变换至具有所述减振装置的厚度方向的任一横截面的形状的二维空间所引入的与该微元的中心点位置对应的特征尺寸，L′是所述弹性波的波长；将所述减振装置设置在所述弹性波的激励源与所述待隔振部件之间，使所述减振装置的所述两个端面的至少之一位于所述弹性波向所述待隔振部件传播的路径上，并使所述弹性波从所述减振装置的位于所述弹性波的传播路径上的端面入射至所述减振装置；通过所述减振装置使所述弹性波从所述弹性波入射的端面，沿着所述减振装置的内部传播到所述减振装置的另一个端面，从而改变所述弹性波的传播方向，减少传播至所述待隔振部件的所述弹性波，以实现对所述部件的减振。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述减振装置的厚度方向的任一横截面的形状包括弧形环状。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述减振装置的厚度方向的任一横截面的形状是半圆环状，所述减振装置的厚度方向的任一横截面内的所述多个微元中的每一个微元为将所述半圆环内每一指定扇形角对应的区域沿径向分割而得到的弧形环状区域，所述每一个微元内的材料参数满足以下条件：其中，λ和G分别是该微元内材料的等效Lamé第一常数和等效Lamé第二常数，R是在所述横截面内该微元的中心点距离所述半圆环的圆心的距离，L′是所述弹性波的波长。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述减振装置的厚度方向的任一横截面内的所述多个微元中的每一个微元为：将所述半圆环的圆心角进行m等分得到m个扇形角，再将每一所述扇形角所对应的区域沿径向n等分而得到的弧形环状区域，其中，m和n为大于或等于2的正整数。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述材料包括橡胶。6.根据权利要求5所述的方法，其中，通过以下方式构造所述减振装置：选取第一橡胶，所述第一橡胶的Lamé第一常数和Lamé第二常数分别为λ1、G1；选取第二橡胶，所述第二橡胶的Lamé第一常数和Lamé第二常数分别为λ2、G2，其中λ2≠λ1，G2≠G1；按照预定混炼规则将所述第一橡胶和所述第二橡胶进行混炼并成型，得到由非均匀各向同性材料组成的具有指定厚度的所述减振装置，其中所述减振装置的厚度方向的任一横截面内的每一个微元内的材料参数均满足以下条件：λ＝R2λ1，G＝R2G1，7.根据权利要求5所述的方法，其中，通过以下方式构造所述减振装置：选取第一橡胶并将所述第一橡胶成型，得到具有指定厚度的半圆环状基体，其中所述第一橡胶的Lamé第一常数和Lamé第二常数分别为λ1、G1；选取第二橡胶，所述第二橡胶的Lamé第一常数和Lamé第二常数分别为λ2、G2，其中λ2≠λ1，G2≠G1；按照预定规则在所述基体上形成多个中空的微结构；将所述第二橡胶灌注入所述微结构中，得到由非均匀各向同性材...
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