带隙可调的拉胀声子晶体、应用及减振装置制造方法及图纸

本申请涉及一种带隙可调的拉胀声子晶体、应用及减振装置。该带隙可调的拉胀声子晶体包括多个周期排布的三维反手性结构单元，三维反手性结构单元包括多个立方体，每个立方体的各表面均连接有连杆；拉胀声子晶体中，相邻两个立方体的相对面上的连杆相互连接，且该两个立方体位于该相互连接的连杆的同侧；及，拉胀声子晶体沿频率增加方向依次包括第一带隙和第二带隙，第二带隙宽于第一带隙，并且，在外力作用下拉胀声子晶体发生应变，第二带隙的宽度改变。上述拉胀声子晶体具有中高频的宽带隙，带隙可调，并且重量轻、体积小、易制备。易制备。易制备。

【技术实现步骤摘要】
带隙可调的拉胀声子晶体、应用及减振装置


[0001]本专利技术涉及超材料
，特别是涉及一种带隙可调的拉胀声子晶体、应用及减振装置。

技术介绍

[0002]随着现代工业的发展，人类生活坏境中的噪声和振动问题日益突出。一方面，如何实现机电设备的减振降噪，保证机电设备安全、长寿命地工作是我们需要解决的问题；另一方面，大型机械设备的作业，带来的振动问题，不仅会对我们居住的楼房产生不可逆破坏，更会对人类产生身体健康影响。找到有效的抑制振动、降低噪音的办法，已经成为目前工业发展的一个重要课题。
[0003]然而，目前的减振降噪材料大多是常规的阻尼性材料，一般包括单层、中空结构、或者依靠填充某些高性能纤维，高阻尼额聚合物，通过某些特殊的手段进行混合行程的夹层结构。这些设计和制备是根据质量定律和材料的内阻尼定律，其效果不明显，而且难于设计出对于特定频率的弹性波进行阻隔吸收的结构。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对传统的减振降噪材料减振效果差且减振频率不可调的问题，提供一种改进的拉胀声子晶体。
[0005]一种带隙可调的拉胀声子晶体，所述拉胀声子晶体包括多个周期排布的三维反手性结构单元，所述三维反手性结构单元包括多个立方体，每个所述立方体的各表面均连接有连杆；
[0006]所述拉胀声子晶体中，相邻两个所述立方体的相对面上的连杆相互连接，且该两个所述立方体位于该相互连接的连杆的同侧；
[0007]及，
[0008]所述拉胀声子晶体沿频率增加方向依次包括第一带隙和第二带隙，所述第二带隙宽于所述第一带隙，并且，在外力作用下所述拉胀声子晶体发生应变，所述第二带隙的宽度改变。
[0009]上述拉胀声子晶体，具有频率较高且频带范围较宽的第二带隙，从而可对中高频范围的弹性波进行很好的阻隔，实现较佳的减振降噪效果；并且，该拉胀声子晶体受到外力发生应变时，第二带隙的宽度也会相应改变，从而实现了减振频率的有效调节，提升了减振降噪结构设计的灵活性，有利于满足不同用户的减振降噪需求。
[0010]在其中一个实施例中，所述拉胀声子晶体受到拉伸力作用，所述第二带隙的宽度增加；所述拉胀声子晶体受到压缩力作用，所述第二带隙的宽度减小。
[0011]在其中一个实施例中，所述拉胀声子晶体受到拉伸力作用，所述第二带隙的下边界朝靠近所述第一带隙的方向移动；所述拉胀声子晶体受到压缩力作用，所述第二带隙的下边界朝远离所述第一带隙的方向移动；其中，所述第二带隙的下边界表示所述第二带隙
靠近所述第一带隙的边界。
[0012]在其中一个实施例中，所述拉胀声子晶体拉伸单位长度时所述第二带隙的下边界的移动距离大于所述拉胀声子晶体压缩单位长度时所述第二带隙的下边界的移动距离。
[0013]在其中一个实施例中，所述连杆的一端连接在所述立方体表面的角点位置处。
[0014]在其中一个实施例中，所述连杆的横截面为正方形；且，所述连杆的横截面的边长小于所述立方体的边长的五分之一，所述连杆的长度大于所述立方体的边长的三分之一。
[0015]在其中一个实施例中，所述立方体和所述连杆的制备材料相同。
[0016]在其中一个实施例中，所述拉胀声子晶体一体成型。
[0017]本申请还提供一种如前所述的拉胀声子晶体的应用。
[0018]一种如前所述的拉胀声子晶体的应用，用于阻隔频率处于4850Hz～11700Hz范围内的弹性波的传播；或，用于阻隔频率处于4500Hz～11500Hz范围内的弹性波的传播。
[0019]上述拉胀声子晶体的应用，可用于阻隔中高频范围内的弹性波传播，并且，通过对拉胀声子晶体施加拉伸力或压缩力，可将该拉胀声子晶体用于阻隔不同频率范围内的弹性波传播。
[0020]本申请还提供一种减振装置。
[0021]一种减振装置，包括如前所述的拉胀声子晶体。
[0022]上述减振装置，利用前述的拉胀声子晶体制备，可以实现中高频宽且频率范围可调的弹性波阻隔吸收效果，具备广阔的应用前景。
附图说明
[0023]图1中的(a)图为本申请一实施例的模型结构图；
[0024]图1中的(b)图为本申请一实施例的实体结构示意图；
[0025]图2中的(a)图为本申请一实施例的拉胀性质的有限元模拟图；
[0026]图2中的(b)图为本申请一实施例的拉胀性质的力学实验图；
[0027]图3中的(a)图为本申请一实施例未形变时的包含第一带隙和第二带隙的部分能带示意图；
[0028]图3中的(b)图为本申请一实施例受到拉伸力发生应变时的包含第一带隙和第二带隙的部分能带示意图；
[0029]图4中的(a)图、(b)图、(c)图和(d)图分别示出了本申请一实施例未形变时第一带隙下边界对应的模态、第一带隙上边界对应的模态、第二带隙下边界对应的模态和第二带隙上边界对应的模态；
[0030]图5中的(a)图、(b)图、(c)图和(d)图分别表示出了本申请一实施例受到拉伸力发生应变时第一带隙下边界对应的模态、第一带隙上边界对应的模态、第二带隙下边界对应的模态和第二带隙上边界对应的模态；
[0031]图6示出了本申请一实施例的第二带隙的下边界对应的频率大小随拉胀声子晶体拉伸压缩应变的变化曲线；
[0032]图7为本申请一实施例发生不同应变时弹性波的透射谱模拟图；
[0033]图8分别示出了带隙外频率和带隙内频率的弹性波入射到本申请一实施例的振动分布示意图。
具体实施方式
[0034]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的优选实施方式。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本专利技术的公开内容理解得更加透彻全面。
[0035]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0036]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0037]声子晶体存在声波带隙，即在带隙频率范围内，弹性波不能穿过声子晶体，这就使得声子晶体在振动的抑制和声波的吸收方面有着广阔的应用前景。近些年来，国内外学者在寻求具备带隙的声本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带隙可调的拉胀声子晶体，其特征在于，所述拉胀声子晶体包括多个周期排布的三维反手性结构单元，所述三维反手性结构单元包括多个立方体，每个所述立方体的各表面均连接有连杆；所述拉胀声子晶体中，相邻两个所述立方体的相对面上的连杆相互连接，且该两个所述立方体位于该相互连接的连杆的同侧；及，所述拉胀声子晶体沿频率增加方向依次包括第一带隙和第二带隙，所述第二带隙宽于所述第一带隙，并且，在外力作用下所述拉胀声子晶体发生应变，所述第二带隙的宽度改变。2.根据权利要求1所述的拉胀声子晶体，其特征在于，所述拉胀声子晶体受到拉伸力作用，所述第二带隙的宽度增加；所述拉胀声子晶体受到压缩力作用，所述第二带隙的宽度减小。3.根据权利要求2所述的拉胀声子晶体，其特征在于，所述拉胀声子晶体受到拉伸力作用，所述第二带隙的下边界朝靠近所述第一带隙的方向移动；所述拉胀声子晶体受到压缩力作用，所述第二带隙的下边界朝远离所述第一带隙的方向移动；其中，所述第二带隙的下边界表示所述第二带隙靠近所述第一带隙的边界。4.根据权利要求3所述的拉胀声子晶体，其特征在于，所述拉胀声...

【专利技术属性】
技术研发人员：费翔，颜学俊，卢明辉，徐晓东，陈延峰，钱斯文，
申请(专利权)人：南京光声超构材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：