新型局域共振声子晶体结构及运用该结构的隔音门板制造技术

本发明专利技术公开了一种新型局域共振声子晶体结构，包括方形外框架，方形外框架的中央设有方形散射体，方形外框架与方形散射体之间固定连接有弹性梁，弹性梁沿方形散射体的中心对称设置，两个所述弹性梁之间间隔设置，所述弹性梁包括蛇形折叠段以及直线形连接段，弹性梁与方形外框架一体设置且材料均为环氧树脂，方形散射体的材料为铝。本发明专利技术具有以下优点和效果：本发明专利技术的新型局域共振声子晶体结构具有良好的低频宽带隙特性，该声子晶体以正方形晶格形式排列成隔音门板，具有抑制生活环境中噪声的能力，给人们提供一个更加安静舒适的空间。

Novel Local Resonance Phononic Crystal Structure and Soundproof Door Plate Using this Structure

The invention discloses a novel locally resonant phononic crystal structure, which comprises a square outer frame with a square scatterer in the center, an elastic beam fixed between the square outer frame and the square scatterer, an elastic beam symmetrically arranged along the center of the square scatterer, and an interval between the two elastic beams. The elastic beam includes a serpentine folding section and a linear connection. The elastic beam and the square outer frame are arranged in one body, and the material is epoxy resin, and the material of the square scatterer is aluminium. The invention has the following advantages and effects: the novel local resonance phononic crystal structure of the invention has good low-frequency broadband gap characteristics, and the phononic crystal is arranged into sound-proof door panels in the form of square lattices, which has the ability to suppress noise in the living environment and provides a more quiet and comfortable space for people.

【技术实现步骤摘要】
新型局域共振声子晶体结构及运用该结构的隔音门板
本专利技术涉及一种声学功能材料结构设计领域，特别涉及一种新型局域共振声子晶体结构及运用该结构的隔音门板。
技术介绍
随着生活水平的提高，生活中的噪声也更加杂乱。现在的夜生活也很丰富，所以噪声带来的困扰也愈演愈烈。由于生活习惯的不同，家人的一些行为产生的噪声对人也会有影响。良好的隔音处理可以很好地隔绝外界噪声对室内人们生活以及休息带来的干扰，同时也能避免自家的噪声给邻居所带来的影响。据权威数据表明，噪音长时间大于80dB以上将会使人焦虑烦躁，甚至出现间隙性失聪现象，对人的身心造成很大的影响，所以要认识到隔音的重要性。要实现室内完善隔音，需要对房间里的很多地方进行处理，包括墙面、天花、地面以及门窗等，但是对于普通用户来说，最容易实现也是最为核心的隔音处理就是进行门的隔音处理，包括门本身的结构以及门与门梁缝隙的处理等。针对于门的隔音问题，本专利技术通过将局域共振型声子晶体周期结构应用到门上，专利技术出一种基于局域共振声子晶体的隔音门板来达到隔音的效果。近些年来，声学功能材料得到越来越多的学者关注，声子晶体就是其中发展很快的一种。声子晶体由两种或者以上的材料按照周期性排列的一种人工复合材料。其可以产生一段或者多段禁止弹性波通过的频率范围，这个频率范围就称为带隙。声子晶体的带隙特性给隔音领域开拓了一个新的思路。生活中的噪声绝大部分处于低频范围，所以要求声子晶体的带隙也要在低频范围内。根据带隙频率所对应的波长与晶格常数的比例关系，声子晶体可以分为布拉格散射型和局域共振型。前者主要是结构的周期性起着主导作用,当入射弹性波的波长与结构的特征长度(晶格常数)相近时,将受到结构强烈的散射；而后者主要是单个散射体的共振特性起主导作用。布拉格声子晶体是基于布拉格散射机理，其共振频率与结构的特征长度密切相关，要使其带隙处于中低频范围内，其特征长度会很长，因此应用前景并不宽阔。而同样尺寸的局域共振型声子晶体比布拉格散射型声子晶体的第一带隙频率降低了两个数量级。传统的局域共振声子晶体的低频带隙的宽度都很有限。为了获取更低更宽的带隙，越来越多的学者对其进行了研究，也进而提出了多种结构形式的单胞结构。所以急需设计出一个可以获得低频宽带隙特性的新型局域共振声子晶体结构，该新型局域共振声子晶体结构在隔音方面有着良好的前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型局域共振声子晶体结构，该新型局域共振声子晶体结构可以获得低频宽带隙特性。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种新型局域共振声子晶体结构，包括方形外框架，所述方形外框架的中央设有将方形外框架的轮廓等比缩小的方形散射体，所述方形外框架与方形散射体之间固定连接有弹性梁，所述弹性梁沿方形散射体的中心对称设置，两个所述弹性梁之间间隔设置，所述弹性梁包括蛇形折叠段以及直线形连接段，所述折叠段的两端均固定连接于方形外框架的内侧壁，所述连接段的一端与方形散射体的外侧壁固定连接、另一端与折叠段沿其长度方向的中间的位置固定连接，所述弹性梁与方形外框架一体设置且材料均为环氧树脂，所述方形散射体的材料为铝。进一步设置为：所述折叠段包括沿连接段长度方向呈对称设置的第一折叠部与第二折叠部，所述第一折叠部包括依次连接的若干折叠支段，相邻所述折叠支段之间相互垂直，所述连接段连接于方形散射体侧壁沿其长度方向的中间位置。进一步设置为：所述折叠支段的数量为十四段且依次分别为第一折叠支段、第二折叠支段、第三折叠支段、第四折叠支段、第五折叠支段、第六折叠支段、第七折叠支段、第八折叠支段、第九折叠支段、第十折叠支段、第十一折叠支段、第十二折叠支段、第十三折叠支段以及第十四折叠支段，所述第一折叠支段的自由端固定连接于连接段且与之垂直，所述第十四折叠段的自由端固定连接于方形外框架的内侧壁且与之垂直，所述第一折叠支段与第五折叠支段相对齐。进一步设置为：所述方形外框架与方形散射体的截面形状均为正方形，所述方形外框架的边长为22mm、宽度为0.5mm，所述弹性梁的厚度为0.5mm，所述第五折叠支段与方形散射体之间的距离为0.5mm，所述方形散射体的边长为8mm，所述第十四折叠支段背对第十二折叠支段的一侧壁与方形外框架内侧壁之间的距离为0.5mm。进一步设置为：所述第三折叠支段、第五折叠支段、第七折叠支段、第九折叠支段、第十一折叠支段与第十三折叠支段的长度均为2mm，所述第二折叠支段、第四折叠支段与第六折叠支段的长度均为5.5mm，所述第八折叠支段、第十折叠支段与第十二折叠支段的长度均为9.5mm，所述第十四折叠支段的长度为10mm，所述连接段的宽度为0.5mm、长度为0.5mm，所述第一折叠支段的长度1mm。本专利技术的另一目的是提供一种可有效抑制生活中噪声的隔音门板。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种隔音门板，包括新型局域共振声子晶体结构，所述新型局域共振声子晶体结构沿截面的朝向延伸设置形成一长条形，所述新型局域共振声子晶体结构沿垂直于延伸方向排列设置有若干条，相邻所述新型局域共振声子晶体结构之间一体设置，若干所述的新型局域共振声子晶体结构形成一结构层，所述的结构层设置有至少两层，相邻所述结构层之间一体设置。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的新型局域共振声子晶体结构具有良好的低频宽带隙特性，该声子晶体以正方形晶格形式排列成隔音门板，具有抑制生活环境中噪声的能力，给人们提供一个更加安静舒适的空间。附图说明图1为实施例一的立体图；图2为实施例一的主视图；图3为实施例二的立体图；图4为实施例一的材料属性图；图5为实施例一能带结构图；图6为实施例一含微腔结构声子晶体的传输谱图。图中：1、方形外框架；2、方形散射体；3、弹性梁；31、折叠段；311、第一折叠部；312、第二折叠部；32、连接段；51、第一折叠支段；52、第二折叠支段；53、第三折叠支段；54、第四折叠支段；55、第五折叠支段；56、第六折叠支段；57、第七折叠支段；58、第八折叠支段；59、第九折叠支段；510、第十折叠支段；511、第十一折叠支段；512、第十二折叠支段；513、第十三折叠支段；514、第十四折叠支段。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。实施例一参考图1和图2，一种新型局域共振声子晶体结构，包括方形外框架1，方形外框架1的中央设有将方形外框架1的轮廓等比缩小的方形散射体2，方形外框架1与方形散射体2的截面形状均为正方形；方形外框架1的内侧壁与方形散射体2的外侧壁之间连接有弹性梁3，弹性梁3沿方形散射体2的中心对称设置。两个弹性梁3之间间隔设置，弹性梁3包括蛇形折叠段31以及直线形连接段32，折叠段31的两端均固定连接于方形外框架1的内侧壁，连接段32的一端与方形散射体2的外侧壁沿其长度方向的中间位置固定连接、另一端与折叠段31沿其长度方向的中间位置固定连接。折叠段31包括沿连接段32长度方向呈对称设置的第一折叠部311与第二折叠部312，由于第一折叠部311与第二折叠部312两者之间呈对称设置，故本申请只对第一折叠部311的具体结构进行进一步说明。第一折叠部311包括依次连接的若干折叠支段，相邻折叠支段之间相互垂直，折叠支段的数量为十四段且依次分别为第一折叠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型局域共振声子晶体结构，其特征在于：包括方形外框架(1)，所述方形外框架(1)的中央设有将方形外框架(1)的轮廓等比缩小的方形散射体(2)，所述方形外框架(1)与方形散射体(2)之间固定连接有弹性梁(3)，所述弹性梁(3)沿方形散射体(2)的中心对称设置，两个所述弹性梁(3)之间间隔设置，所述弹性梁(3)包括蛇形折叠段(31)以及直线形连接段(32)，所述折叠段(31)的两端均固定连接于方形外框架(1)的内侧壁，所述连接段(32)的一端与方形散射体(2)的外侧壁固定连接、另一端与折叠段(31)沿其长度方向的中间位置固定连接，所述弹性梁(3)与方形外框架(1)一体设置且材料均为环氧树脂，所述方形散射体(2)的材料为铝。

【技术特征摘要】
1.一种新型局域共振声子晶体结构，其特征在于：包括方形外框架(1)，所述方形外框架(1)的中央设有将方形外框架(1)的轮廓等比缩小的方形散射体(2)，所述方形外框架(1)与方形散射体(2)之间固定连接有弹性梁(3)，所述弹性梁(3)沿方形散射体(2)的中心对称设置，两个所述弹性梁(3)之间间隔设置，所述弹性梁(3)包括蛇形折叠段(31)以及直线形连接段(32)，所述折叠段(31)的两端均固定连接于方形外框架(1)的内侧壁，所述连接段(32)的一端与方形散射体(2)的外侧壁固定连接、另一端与折叠段(31)沿其长度方向的中间位置固定连接，所述弹性梁(3)与方形外框架(1)一体设置且材料均为环氧树脂，所述方形散射体(2)的材料为铝。2.根据权利要求1所述的新型局域共振声子晶体结构，其特征在于：所述折叠段(31)包括沿连接段(32)长度方向呈对称设置的第一折叠部(311)与第二折叠部(312)，所述第一折叠部(311)包括依次连接的若干折叠支段，相邻所述折叠支段之间相互垂直，所述连接段(32)连接于方形散射体(2)侧壁沿其长度方向的中间位置。3.根据权利要求2所述的新型局域共振声子晶体结构，其特征在于：所述折叠支段的数量为十四段且依次分别为第一折叠支段(51)、第二折叠支段(52)、第三折叠支段(53)、第四折叠支段(54)、第五折叠支段(55)、第六折叠支段(56)、第七折叠支段(57)、第八折叠支段(58)、第九折叠支段(59)、第十折叠支段(510)、第十一折叠支段(511)、第十二折叠支段(512)、第十三折叠支段(513)以及第十四折叠支段(514)，所述第一折叠支段(51)的自由端固定连接于连接段(32)且与之垂直，所述第十四折...

【专利技术属性】
技术研发人员：向家伟，翟红锋，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33