一种带有磁流变体的刚度可调的周期结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种带有磁流变体的刚度可调的周期结构，包括带有周期性或者拟周期性的凹孔的薄膜或者板基体、填充在凹孔中的非磁性的块体和磁流变体，当仅采用二组元形式时，只填充磁流变体、以及用来封装凹孔的树脂层。凹孔在薄膜或者板基体上可以单侧或者双侧布置。薄膜或者板作为基体，当采用三组元形式时，非磁性的块体和磁流变体共同构成一个散射体振子；通过控制施加磁场强度的大小而实时改变磁流变体的物理性能，从而改变周期结构的带隙范围，具有实时主动控制的优点。与传统的隔振相比，这种周期结构可实现结构与隔振系统的一体化设计，并且具有质量轻、隔振频率宽、实时主动控制等优点，在工程隔振领域具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种带有磁流变体的刚度可调的周期结构
本技术涉及一种周期结构，特别是涉及一种带有磁流变体的刚度可调的周期结构。
技术介绍
周期结构是一种空间有限的声子晶体，声子晶体的概念是由光子晶体概念演绎而来，两者都是模拟天然晶体原子的排列方式，具有某种周期性结构。由两种或两种以上不同弹性性质的介质在空间周期性嵌套而成、且存在弹性波带隙的复合材料或结构称为声子晶体。存在弹性波带隙是声子晶体最重要的一个特性，产生弹性波带隙的物理机理主要有两种：布拉格散射机理和局域共振机理。这两种带隙的形成都是由于结构周期性和单散射体的Mie散射共同作用的结果，区别仅仅在于是各重复单元的相互作用(周期性)起主导作用，还是单个散射体的共振起主导作用。周期结构的带隙特性可以实现减振降噪。磁流变体作为一类智能材料，主要由磁性颗粒、载液和添加剂构成，在无外磁场时，磁流变体表现出流体特性；当施加磁场后，磁流变体开始固化，磁性颗粒排列成链状、柱状或者更为复杂的网状结构；当施加的磁场撤消后，磁流变体重新表现出流体特性。磁流变体这种快速的、可逆的转变，使磁流变体在许多领域获得了广泛的应用。人们对于磁流变体性能的研究主要集中在垂直于磁场方向的剪切性能，比如粘度、剪切屈服应力、剪切模量等。通过控制施加磁场强度的大小而实时改变磁流变体的物理性能，从而改变周期结构的带隙范围。具有实时主动控制的优点。与传统的隔振相比，这种周期结构可实现结构与隔振系统的一体化设计，并且具有质量轻、隔振频率宽、实时主动控制等优点，在工程隔振领域具有广泛的应用前景。
技术实现思路
技术问题：本技术的目的是提供一种带有磁流变体的刚度可调的周期结构。通过在薄膜或者板基体上设置周期性的凹孔，并在其中填充磁流变体和非磁性的块体，通过改变外加磁场的强度而改变磁流变体的物理参数，实现对带隙范围的实时主动控制。可应用于减振隔振领域。技术方案：本技术是一种带有磁流变体的刚度可调的周期结构，该周期结构包括带有周期性或者拟周期性的凹孔的薄膜或者板基体，充填于凹孔中的磁流变体，以及用来封装凹孔的树脂层，分布的形式是二组元或三组元形式。其中：所述充填于凹孔中的磁流变体下方还填充有非磁性的块体。所述填充有非磁性块体或磁流变体的凹孔在薄膜或者板基体上单侧或者双侧布置。所述的周期结构，组成周期结构的最小的重复单元称为单胞，各单胞之间的排列形状可以是正方形，三角形或其它多边形。当采用二组元形式时，磁流变体填充满凹孔，截面形状是圆形、椭圆形、矩形或其他多边形。当采用三组元形式时，在凹孔内远离基体的一侧填充满非磁性块体，凹孔内空余部分填充满磁流变体，截面形状也是圆形、椭圆形、矩形或其他多边形。所述薄膜或者板基体以及凹孔的材料是橡胶或环氧树脂，非磁性块体的材料是非金属材料或非磁性金属。所述非金属材料为陶瓷或塑料；非磁性金属为铅、铜、铝、奥氏体不锈钢及其合金。有益效果：与现有技术相比，本技术具有以下优势：1)周期结构的带隙特性是指某些频率内的弹性波或声波在薄膜或者板中传播时将受到显著的抑制，因此该周期结构可以阻止特定频率范围内弹性波或声波的传播，达到减振降噪的目的。2)传统的减振降噪器件尺寸大且造价高，而该周期结构具有频率可设计、针对性强、尺寸小、效果好等优点。同时制作方便，便于标准化生产。3)目前大部分的周期结构减振器件大多采用的是被动控制，即结构一经确定，其具有的衰减频率范围也随之确定，想要再扩大或者改变带隙范围比较困难。而这种带有磁流变体的周期结构能够实现实时对带隙范围的主动控制。附图说明图1为本技术凹孔单侧布置的散射体振子为圆柱形的周期结构图；图2为本技术凹孔双侧布置的散射体振子为圆柱形的周期结构图；图3为本技术凹孔单侧布置的散射体振子为长方体形的周期结构图；图4为本技术单胞之间按照正三角形排列的周期结构俯视图；图5为本技术周期结构的单胞结构图；图6为本技术三组元周期结构的单胞的剖面图；图7为本技术二组元周期结构的单胞的剖面图图中有：薄膜或者板基体1、凹孔2、非磁性块体3、磁流变体4、树脂层5。具体实施方式本技术是一种带有磁流变体的刚度可调的周期结构，该周期结构包括带有周期性或者拟周期性的凹孔的薄膜或者板基体，充填于凹孔中的非磁性的块体和磁流变体，以及用来封装凹孔的树脂层，分布的形式是二组元或三组元。所述周期结构包括带有周期性或者拟周期性的凹孔的薄膜或者板基体，充填于凹孔中的磁流变体，以及用来封装凹孔的树脂层，分布的形式是二组元。所述填充有非磁性块体或磁流变体的凹孔在薄膜或者板基体上可以单侧或者双侧布置。组成周期结构的最小的重复单元叫做单胞，各单胞之间的排列形状可以是正方形，三角形或其它多边形。进一步的，当采用二组元形式时，磁流变体填充满凹孔，截面形状可以是圆形，椭圆形，矩形或其他多边形。当采用三组元形式时，在凹孔内远离基体的一侧填充满非磁性块体，截面形状也可以是圆形，椭圆形，矩形或其他多边形。在凹孔内空余部分填充满磁流变体。所述薄膜或者板基体以及凹孔的材料可以是橡胶或环氧树脂，块体的材料可以是陶瓷、塑料等非金属材料或铅、铜、铝、奥氏体不锈钢等非磁性金属及其合金。本技术的形成方法如下：m行n列的凹孔按照周期性或者拟周期性排列单侧或者双侧布置在薄膜或者板基体上；当采用二组元形式时，凹孔内填充满磁流变体，而采用三组元形式时，凹孔内填充非磁性物块和磁流变体。这样形成了周期结构，具有带隙特性。周期结构最小的重复单元称为单胞，各单胞之间的排列方式可以是正方形，三角形或其他正多边形。薄膜或者板基体的材料可以是橡胶或环氧树脂，块体的材料可以是陶瓷、塑料等非金属材料或铅、铜、铝、奥氏体不锈钢等非磁性金属及其合金。周期结构的带隙特性是指某些频率内的弹性波或声波在薄膜或者板中传播时将受到显著的抑制，应用这一特性周期结构可以应用于减振降噪。磁流变体主要由磁性颗粒、载液和添加剂构成，在无外磁场时，磁流变体表现出流体特性；当施加磁场后，磁流变体开始固化，磁性颗粒排列成链状、柱状或者更为复杂的网状结构；当施加的磁场撤消后，磁流变体重新表现出流体特性。通过控制施加磁场强度的大小可以实时改变磁流体的物理性能，从而改变周期结构的带隙范围。具有实时主动控制的优点。下面结合附图，通过实施例对本技术作进一步详细说明：实施例1：如图1、图5、图6和图7所示，本实施例为单侧布置的带有磁流变体的刚度可调的周期结构。单胞之间采用的是正方形排列，晶格常数设置为a1，薄膜或者板基体的厚度为h，在薄膜或板基体上设置m排n列凹孔，凹孔形式为圆柱形。图6为三组元形式，底层放置非磁性的块体，上层填充满磁流变体。图7为二组元形式，凹孔内填充满磁流变体。实施例2：如图2、图5、图6和图7所示，本实施例为双侧布置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有磁流变体的刚度可调的周期结构，其特征在于，该周期结构包括带有周期性或者拟周期性的凹孔(2)的薄膜或者板基体(1)，充填于凹孔(2)中的磁流变体(4)，以及用来封装凹孔(2)的树脂层(5)，分布的形式是二组元或三组元形式。/n

【技术特征摘要】
1.一种带有磁流变体的刚度可调的周期结构，其特征在于，该周期结构包括带有周期性或者拟周期性的凹孔(2)的薄膜或者板基体(1)，充填于凹孔(2)中的磁流变体(4)，以及用来封装凹孔(2)的树脂层(5)，分布的形式是二组元或三组元形式。


2.根据权利要求1所述的一种带有磁流变体的刚度可调的周期结构，其特征在于，所述充填于凹孔(2)中的磁流变体(4)下方还填充有非磁性的块体(3)。


3.根据权利要求2所述的一种带有磁流变体的刚度可调的周期结构，其特征在于，所述填充有非磁性块体(3)或磁流变体(4)的凹孔(2)在薄膜或者板基体(1)上单侧或者双侧布置。


4.根据权利要求1所述的一种带有磁流变体的刚度可调的周期结构，其特征在于，所述的周期结构，组成周期结构的最小的重复单元称为...

【专利技术属性】
技术研发人员：万水，周鹏，年玉泽，王潇，李夏元，宋爱明，苏强，朱营博，徐皓甜，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32