一种基于二维弹性波超材料和颗粒碰撞阻尼的隔振装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于二维弹性波超材料和颗粒碰撞阻尼的隔振装置，包括声子晶体、颗粒阻尼器、散体颗粒群、缓冲材料和外腔体。声子晶体由两种六边形格栅组成，一种是不锈钢材料，另一种是类ABS树脂材料，两种材料的六边形格栅按一定顺序周期排列组成双振子周期结构，该结构存在两条可调节的带隙，在带隙内可以抑制能量的传递；散体颗粒群由两种直径不同的304不锈钢小球组成，可以增加摩擦耗能和降低噪音的产生；缓冲材料为橡胶垫，可以增加阻尼并且减少振动时产生的噪音；外腔体为长方体结构，由3240环氧树脂板粘接而成，将双振子周期结构放置到外腔体内，固定于主体结构上，用来消耗结构的能量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于二维弹性波超材料和颗粒碰撞阻尼的隔振装置
本专利技术涉及人工弹性波超构材料
，尤其涉及一种基于二维弹性波超材料和颗粒碰撞阻尼的隔振装置。
技术介绍
颗粒阻尼器起源于冲击减振器，因为其结构简单，安装方便，减振效果良好，可适用于多种复杂环境，在工程中得到了广泛应用。然而，由于大质量块在冲击时产生较大噪音，基于这一缺点，人们对阻尼技术进行了深入的研究，因此颗粒阻尼技术应运而生，颗粒阻尼器延续可冲击阻尼结构简单，易于安装，可适用于多种环境等优点，且在降噪方面效果明显。颗粒阻尼器是一种将不同材料、不同形状、不同尺寸的颗粒封闭在一个腔体内，这个腔体可以是结构内部的空腔，也可以是附着在结构上的空腔，颗粒阻尼器具有高度的非线性行为，通过颗粒与腔体的碰撞以及颗粒间的摩擦碰撞来耗散结构的动能，实现减振效果。目前，颗粒阻尼减振技术已经广泛应用在航空航天、土木建筑及汽车等多个领域。例如，在飞机制造方面，人们设计了一种基于颗粒阻尼碰撞阻尼的导管减振器，用于飞机液压系统，在保证飞机顺利飞行上起到了至关重要的作用；在汽车制造方面，人们通过在汽车板件中加入颗粒阻尼器，起到了很好的降噪效果等。声子晶体时一种具有周期性的人工结构，且可呈现出带隙特性得声学功能材料，由于声子晶体丰富的声学特性以及超强的可设计性，受到各界的广泛关注，通过对带隙位置的调节，可设计在禁带内的完全无振工作环境，以及可设计出新型的隔振降噪材料。如今，声子晶体已经在减振降噪领域展现出了广泛的应用前景，相关的研究引起了国内外学者的极大关注。隔振技术是工程振动控制的一种重要的方法，一直是振动与噪声控制领域研究的重要问题之一。隔振技术即于机械设备和振源之间安装某种弹性元件或装置来对振动的直接传递进行隔离，其实质为在机械设备与振源之间安装一子系统，使得基础和振源之间的近似刚性连接转化为弹性连接，以达到减振隔振的目的。传在统的声子晶体减振装置，存在减振效果差，带隙宽度较窄，工作频率单一的缺点，只允许在禁带内工作。而且，一维的声子晶体减振装置存在工作方向上的局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于二维弹性波超材料和颗粒碰撞阻尼的隔振装置，结合声子晶体减振器和颗粒阻尼器的优点，可在宽频率范围内实现减振降噪。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于二维弹性波超材料和颗粒碰撞阻尼的隔振装置，包括声子晶体、颗粒阻尼器、散体颗粒群、外腔体以及缓冲材料，所述外腔体内壁设置有所述缓冲材料，外腔体内放置有所述声子晶体，所述的声子晶体由两种尺寸相同、材质不同的六边形格栅周期性排列组成，六边形格栅的其中一种由不锈钢材质构成，另一种由ABS树脂材质构成，每个不锈钢材质的六边形格栅内放置有所述散体颗粒群形成颗粒阻尼器；六边形格栅彼此之间通过AB胶粘接在一起。进一步的，所述的声子晶体结构存在带隙特性，能够在禁带频率内抑制声波/弹性波的传播。进一步的，所述的颗粒阻尼器通过颗粒群间的碰撞，以及颗粒群与六边形格栅的碰撞耗散主体结构的能量，且能够在带隙内加强能量的衰减效果。进一步的，不锈钢材质的六边形格栅，其弹性模量参数为E＝195GPa，密度为ρ＝7930kg/m3，泊松比为ν＝0.25。进一步的，树脂材质的六边形格栅，其弹性模量参数为E＝2.65GPa，密度为ρ＝1350kg/m3，泊松比为ν＝0.43。进一步的，散体颗粒群由直径分别为10mm和5mm的两种304不锈钢制颗粒球组成，散体颗粒群的弹性模量参数为E＝195GPa，密度为ρ＝7930kg/m3，泊松比为ν＝0.25。进一步的，所述外腔体采用3240环氧树脂板。与现有技术相比，本专利技术的技术方案所带来的有益效果是：1.本专利技术装置解决了传统的声子晶体减振器工作频率范围窄，减振效果差的不足，结合颗粒阻尼技术，在通带内也可通过颗粒间的碰撞摩擦来耗散主体结构的动能，在禁带范围内时，颗粒间的碰撞以及摩擦可强化能量的衰减效果，可达到在宽频范围内的减振隔振的目的，实现对一些仪器的保护作用。2.相较于传统的颗粒阻尼器，本专利技术采用两种直径不同的小球颗粒，一方面克服了同直径情况下，颗粒群接触面积小，损耗能量效率低的问题，另一方面减小了颗粒群的总质量，大大减少了碰撞时噪音的产生。3.本专利技术相较于一维的隔振降噪装置可实现在平面范围内多方向能量的耗散，打破了单一方向上能量控制的局限性。4.本专利技术专利结构简单，便于安装，可适应多种复杂环境，相关制作材料不仅易于采购且价格低廉，减振隔振效果明显，具有很好的适用性和经济性。5.将散体颗粒群放置在不锈钢六边形格栅内，通过颗粒与格栅的碰撞来耗散能量；缓冲材料为橡胶垫，可以增加阻尼并且减少振动时产生的噪音；外腔体为长方体结构，由3240环氧树脂板粘接而成，通过AB胶将两种六边形格栅依次连接，构成双振子周期结构，将双振子周期结构放置到外腔体内，固定于主体结构上，可以消耗结构的能量。附图说明图1为本专利技术实施例提供的隔振装置的结构示意图。图2为本专利技术实施例提供的隔震装置的俯视结构示意图。图3(a)和图3(b)为本专利技术实施例提供的两种六边形格栅的结构示意图。图4为本专利技术实施例提供的声子晶体单个周期结构示意图。图5为本专利技术实施例提供的单个周期内的不锈钢六边形格栅内置散体颗粒群的示意图。图6(a)和图6(b)为本专利技术实施例提供的颗粒阻尼器在794Hz时，激励端与接收端信号的响应图，图6(a)表示不锈钢六边形格栅内无颗粒群的情况，而图6(b)表示不锈钢六边形格栅内加入颗粒群的情况。图7(a)和图7(b)为本专利技术实施例提供的颗粒阻尼器在1111Hz时，激励端与接收端信号的响应图，图7(a)表示不锈钢六边形格栅内无颗粒群的情况，而图7(b)表示不锈钢六边形格栅内加入颗粒群的情况。图8(a)和图8(b)为本专利技术实施例提供的颗粒阻尼器在1245Hz时，激励端与接收端信号的响应图，图8(a)表示不锈钢六边形格栅内无颗粒群的情况，而图8(b)表示不锈钢六边形格栅加入颗粒群的情况。图9(a)和图9(b)为本专利技术实施例提供的颗粒阻尼器在1747Hz时，激励端与接收端信号的响应图，图9(a)表示不锈钢六边形格栅内无颗粒群的情况，而图9(b)表示不锈钢六边形格栅内加入颗粒群的情况。附图标记：1-不锈钢六边形格栅，2-类ABS树脂六边形格栅，3-散体颗粒群，4-外腔体，5-缓冲材料具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。弹性波超材料作为一种结构参数周期性变化的人工复合材料，可以改变相关参数设计出复合人们意愿的材料，例如，改变结构在几何形状与材料参数等，实现对弹性波的传播进行调控。本专利技术实施例提出一种基于二维弹性波超材料和颗粒碰撞阻尼的隔振装置，结合声子晶体结构的带隙特性与颗粒群的碰撞耗能，改善了传统的声子晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于二维弹性波超材料和颗粒碰撞阻尼的隔振装置，其特征在于，包括声子晶体、颗粒阻尼器、散体颗粒群、外腔体以及缓冲材料，所述外腔体内壁设置有所述缓冲材料，外腔体内放置有所述声子晶体，所述的声子晶体由两种尺寸相同、材质不同的六边形格栅周期性排列组成，六边形格栅的其中一种由不锈钢材质构成，另一种由ABS树脂材质构成，每个不锈钢材质的六边形格栅内放置有所述散体颗粒群形成颗粒阻尼器；六边形格栅彼此之间通过AB胶粘接在一起。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于二维弹性波超材料和颗粒碰撞阻尼的隔振装置，其特征在于，包括声子晶体、颗粒阻尼器、散体颗粒群、外腔体以及缓冲材料，所述外腔体内壁设置有所述缓冲材料，外腔体内放置有所述声子晶体，所述的声子晶体由两种尺寸相同、材质不同的六边形格栅周期性排列组成，六边形格栅的其中一种由不锈钢材质构成，另一种由ABS树脂材质构成，每个不锈钢材质的六边形格栅内放置有所述散体颗粒群形成颗粒阻尼器；六边形格栅彼此之间通过AB胶粘接在一起。


2.根据权利要求1所述的一种基于二维弹性波超材料和颗粒碰撞阻尼的隔振装置，其特征在于，所述的声子晶体结构存在带隙特性，能够在禁带频率内抑制声波/弹性波的传播。


3.根据权利要求1所述的一种基于二维弹性波超材料和颗粒碰撞阻尼的隔振装置，其特征在于，所述的颗粒阻尼器通过颗粒群间的碰撞，以及颗粒群与六边形格栅的碰撞耗散主体结构的能量，且能够在带隙内加强能量的衰减效果。

【专利技术属性】
技术研发人员：王毅泽，位琳帅，汪越胜，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12