一种声学黑洞减振装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种声学黑洞减振装置，包括基板和共振单元，所述基板用于连接于待降噪结构上，所述共振单元连接于所述基板上，所述共振单元由多个沿所述基板的表面呈周期性排列的振子组成，所述振子的高度由所述共振单元的中心区域向外边缘逐渐降低，所述共振单元的中心区域内的所述振子数量至少为

【技术实现步骤摘要】
一种声学黑洞减振装置


[0001]本专利技术涉及减振降噪
，尤其是涉及一种声学黑洞减振装置
。

技术介绍

[0002]空气
、
水等声介质中的噪声一方面源于结构中的弹性波传播效应，以及结构弹性波与周围声介质的相互耦合作用
(
结构声
)
，另一方面是由于声场声波的相互作用
(
空气声
)。
因此，控制声介质中的噪声要从以上两个方向进行，即对结构中的弹性波行为和空气中声波进行操控，从而对声空间实现减振降噪
。
[0003]声学黑洞是通过改变结构形式制作出来的陷波器，通过结构阻抗的变化，使得结构中传播的波相速度和群速度发生变化，在结构局部区域实现波的聚集；目前实现声学黑洞效应的主要方式是改变结构的厚度
。
利用弯曲波在变厚度结构中的传播特性，当结构厚度按一定幂函数减小时，弯曲波的相速度和群速度也相应的减小
。
理想情况下，当厚度减小为零时，结构边缘的波速可减小到零，达到波的零反射，将所有的波动能量集中在结构的尖端位置，通过结构的阻尼和附加在结构上的阻尼材料，达到能量吸收或减振降噪的目的
。
[0004]但是这种传统的声学黑洞效应是依靠削薄被降噪结构的厚度而达到目的，结构厚度的减小会带来应力集中的严重问题，造成被降噪结构强度的降低，不利于在实际工程应用
。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一
。
为此，本专利技术提出了一种声学黑洞减振装置，该减震通过在被降噪结构上设置多个振子形成局域共振单元，并且通过改变振子的高度改变其折射率，从而实现超低频的声学黑洞效应
。
[0006]根据本专利技术实施例的一种声学黑洞减振装置，包括：
[0007]基板，所述基板用于连接于待降噪结构上；
[0008]共振单元，所述共振单元连接于所述基板上，所述共振单元由多个沿所述基板的表面呈周期性排列的振子组成，所述振子的高度由所述共振单元的中心区域向外边缘逐渐降低，所述共振单元的中心区域内的所述振子数量至少为
1。
[0009]根据本专利技术的一些实施例中，所述共振单元的外边缘呈圆形
。
[0010]根据本专利技术的一些实施例中，所述振子采用柱状体
。
[0011]根据本专利技术的一些实施例中，所述振子采用圆柱体或棱柱体
。
[0012]根据本专利技术的一些实施例中，所述振子采用铅质振子
、
铜质振子
、
银质振子或铂金质振子中的任意一种
。
[0013]根据本专利技术的一些实施例中，所述声学黑洞还包括阻尼片，所述阻尼片设于所述基板的远离所述共振单元的一侧板面上，所述阻尼片设于所述共振单元的中心区域在所述基板上的投影处
。
[0014]根据本专利技术的一些实施例中，所述阻尼片采用橡胶阻尼片
。
[0015]根据本专利技术的一些实施例中，所述阻尼片的直径大于所述共振单元的中心区域的直径
。
[0016]有益效果：
[0017]通过设置多个振子形成局域共振单元，并且通过改变振子的高度改变其折射率，从而实现声学黑洞效应，以降低被振结构的振动幅值，提高机械结构的寿命
。
并且该结构形成的声学黑洞不会改变降噪结构的厚度，提高了声学黑洞结构刚度
。
[0018]本专利技术其他附加方面和优点将在下面的具体实施方式的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到
。
附图说明
[0019]本专利技术的上述和
/
或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0020]图1是根据本专利技术某一实施例的声学黑洞的结构示意图；
[0021]图2是根据本专利技术某一实施例的单元结构的结构示意图；
[0022]图3是根据本专利技术某一实施例的声学黑洞有限元模拟仿真示意图
。
[0023]附图标记：
[0024]100、
一种声学黑洞减振装置；
[0025]1、
基板；
2、
振子；
3、
单元结构
。
具体实施方式
[0026]下面详细描述本专利技术的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本专利技术的实施例
。
[0027]下面参考图1至图3描述根据本专利技术实施例的一种声学黑洞减振装置
100。
[0028]结合图
1、
图2所示的，本专利技术实施例的一种声学黑洞减振装置
100
整体包括：基板1和共振单元，其中，该共振单元由多个沿基板1的表面呈周期性排列的振子2组成，且振子2的高度由共振单元的中心区域向外边缘逐渐降低，该共振单元的中心区域内至少包括一个振子2，每个振子2均是个独立的整体且直接连接于基板1上
。
使用时，该共振单元设置于基板1上，基板1连接于待降噪结构上，通过利用局部共振声子晶体的结构构建声学黑洞，从而降低频散曲线第一带隙的频率，进而实现声波的聚焦和振动控制
。
[0029]具体的，传统的声学黑洞是通过逐渐减小系统的几何参数或者材料特性参数而形成的一种具有能量聚集效应的结构，在理想情况下波的传播速度随介质的变化逐渐减小到零，因此不会发生波的反射
。
当入射弯曲波在声学黑洞结构的等厚度部分传播时，波长和波幅为定值
。
随着弯曲波从结构的等厚度区域进入到声学黑洞区域后，播速会因厚度的减小而逐渐减小，波长被压缩，波幅增大，理想的声学黑洞结构边缘厚度可渐变为零
(
对于实际加工以及工程实际应用，实际结构的边缘厚度不可能无限趋近于零，即存在一个截断厚度
/
残余厚度
)
，达到波在边缘处完全不反射的黑洞效果，即对波的完美俘获
。
[0030]传统的声学黑洞是将厚度按照一定的形式裁剪，其厚度变化为
h
＝
ε
r2+h
r
,
其中
h
r
为传统声学黑洞的残余厚度，
ε
为一常数，
r
为声学黑洞的径向距离
。
同时，基于声学黑洞的厚度
h
与折射率
n
的关系：其中
,h0为基板厚度，表明声学黑洞可以通过折射率的
梯度变化来实现
。
[0031]因此，本专利技术通过改变振子2的高度来实现声学黑洞所需的梯度折射率，从而将弯曲波能量聚焦在“声学黑洞”的位置，即该“声学黑洞”为由不同高度的振子2形成的共振单元
。
[0032]更为具体的，为了实现声学黑洞所需的折射率分布，实际使用时可以按照以下步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种声学黑洞减振装置，其特征在于，包括：基板，所述基板用于连接于待降噪结构上；共振单元，所述共振单元连接于所述基板上，所述共振单元由多个沿所述基板的表面呈周期性排列的振子组成，所述振子的高度由所述共振单元的中心区域向外边缘逐渐降低
。2.
根据权利要求1所述的一种声学黑洞减振装置，其特征在于，所述共振单元的外边缘呈圆形
。3.
根据权利要求1或2所述的一种声学黑洞减振装置，其特征在于，所述振子采用柱状体
。4.
根据权利要求3所述的一种声学黑洞减振装置，其特征在于，所述振子采用圆柱体或棱柱体
。5.
根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵流现，魏培，孙兆永，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：