一种复合配比超材料减振结构及方法技术

本发明专利技术公开了一种复合配比超材料减振结构，包括容器和装在容器内的减振球，减振球包括金属实心球和包裹金属球内核的橡胶球罩，减振球至少设有3种不同规格，每一种规格的减振球对应一个减振频带，所有装入容器内的减振球的体积之和为容器容积的

【技术实现步骤摘要】
一种复合配比超材料减振结构及方法


[0001]本专利技术属于超材料减振结构
，具体涉及一种复合配比超材料减振结构
。

技术介绍

[0002]在空调
、
化工
、
汽车
、
航空航天等领域，相应设备中的管道在输送流体
、
能量过程中，会产生振动和噪声，长期的振动会影响管道的使用寿命且造成噪声污染
。
传统的减振方法主要包括质量阻尼
、
刚度调节和能量吸收等方式
。
然而，这些方法在宽频范围内的减振效果有限
。
主动控制减振方法通过感知系统振动信号并产生相应的控制力来减小振动幅度；其中，最常见的方法是采用压电材料来制作智能材料，利用其特殊的物理性质进行振动控制；此外，也可以使用电液伺服系统或电磁悬浮系统来实现振动抑制
。
但是主动控制减振方法结构复杂，系统可靠性难以得到保障
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种结构简单复合配比超材料减振结构，有效抑制实际工程中管道系统振动的问题
。
[0004]为了实现上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种复合配比超材料减振结构，其特征在于：包括容器和装在容器内的减振球，减振球包括金属实心球和包裹金属球内核的橡胶球罩，减振球至少设有3种不同规格，每一种规格的减振球对应一个减振频带，所有装入容器内的减振球的体积之和为容器容积的
60
‑
80%。
[0005]进一步地，所述减振球设有
10
种规格，中心减振频率分别为：第一种减振球的频率是
10Hz
，第二种减振球的频率是
40Hz
，第三种减振球的频率是
80Hz
，第四种减振球的频率是
160Hz
，第五种减振球的频率是
250Hz
，第六种减振球的频率是
360Hz
，第七种减振球的频率是
490Hz
，第八种减振球的频率是
640Hz
，第九种减振球的频率是
810Hz
，第十种减振球的频率是
950Hz
；在以上
10
种规格减振球中至少选择3种装入所述容器内
。
[0006]进一步地，所述金属实心球采用钢材料或铅材料制成
。
[0007]进一步地，所述容器为圆柱形或方形
。
[0008]进一步地，所述容器包括盒体和固定在盒体上的盒盖
。
[0009]进一步地，所述容器由钢材料制成
。
[0010]本专利技术还公开一种利用上述复合配比超材料减振结构的对流体管道进行减振的方法，其特征在于，包括如下步骤：首先，在管道上布置传感器，采集工作时流体经过时的振动信号，获得管道系统的振动频谱图形，确定至少3个主要振动频率；其次，选取与主要振动频率相对应的减振球，根据管道系统主要振动频段对应的峰值和能量大小，确定多种对应减振球的数量配比；并将多种减振球按照配比封装在复合配比超材料减振结构的容器内；最后，将复合配比超材料减振结构固定到管道上，实现对管道系统的振动抑制
。
[0011]进一步地，所述复合配比超材料减振结构通过喉箍或扎带固定在管道上
。
[0012]本专利技术的有益效果是：采用上述结构，减振球由橡胶球罩包裹金属实心球组成，这
种复合结构可以有效地分散振动能量，从而降低振动的传播
。
由于每一种规格的减振球对应了一个减振频带，在容器内装入至少三种规格的减振球，可以对应多种不同的减振频带，可以实现宽频减振
。
另外，由于装在容器内的所有减振球的体积之和只占到容器容积的
60
‑
80%
，在振动传导过程中，容器内的减振球可以在不同的方向进行移动，吸能减振效果好
。
[0013]本专利技术的减振结构可在空调
、
化工
、
汽车
、
航空航天等领域的管道系统上应用
。
附图说明
[0014]图1为本专利技术复合配比超材料减振结构的结构示意图
。
[0015]图2为本专利技术复合配比超材料减振结构的剖面示意图
。
[0016]图3为本专利技术中减振球的结构示意图
。
[0017]图4为本专利技术之减振方法的流程框图
。
[0018]图5为本专利技术复合配比超材料减振结构连接在管路上的结构示意图
。
实施方式
[0019]如图
1、2
所示，本专利技术一种复合配比超材料减振结构，包括容器1和装在容器内的5‑
10
种不同外径尺寸的减振球2，每种尺寸的减振球设有多个，所有减振球的体积之和为容器1容积的
60
‑
80%。
其中，所述容器为圆柱形或方形，可以采用钢材料制成
。
所述容器1包括盒体
11
和盒盖
12。
盒盖
12
可拆卸式连接在盒体
11
上，如可以采用螺纹连接的方式，方便操作
。
[0020]如图3所示，减振球2包括金属实心球
21
和包裹金属球内核的橡胶球罩
22
，采用橡胶包裹金属实心球的这种复合结构，可以有效地分散振动能量，从而降低振动的传播
。
具体的，减振球的中心减振频率，其中，
M
为金属实心球的重量，
m
为橡胶球罩的重量，
K
为橡胶球罩的刚度
。
[0021]进一步地，首先设计
10
中不同规格的减振球，用于不同频率的减振；具体包括，第一减振球的中心频率是
10Hz
，适合的有效减振范围为
1—20Hz
；第二减振球的中心频率是
40Hz
，适合的有效减振范围为
21—60Hz
；第三减振球的中心频率是
80Hz
，适合的有效减振范围为
61—120Hz
；第四减振球的中心频率是
160Hz
，适合的有效减振范围为
121—200Hz
；第五减振球的中心频率是
250Hz
，适合的有效减振范围为
201—300Hz
；第六减振球的中心频率是
360Hz
，适合的有效减振范围为
301—420Hz
；第七减振球的中心频率是
490Hz
，适合的有效减振范围为
421—560Hz
；第八减振球的中心频率是
640Hz
，适合的有效减振范围为
561—720Hz
；第九本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种复合配比超材料减振结构，其特征在于：包括容器和装在容器内的减振球，减振球包括金属实心球和包裹金属球内核的橡胶球罩，减振球至少设有3种不同规格，每一种规格的减振球对应一个减振频带，所有装入容器内的减振球的体积之和为容器容积的
60
‑
80%。2.
根据权利要求1所述的复合配比超材料减振结构，其特征在于：所述减振球设有
10
种规格，中心减振频率分别为：第一种减振球的频率是
10Hz
，第二种减振球的频率是
40Hz
，第三种减振球的频率是
80Hz
，第四种减振球的频率是
160Hz
，第五种减振球的频率是
250Hz
，第六种减振球的频率是
360Hz
，第七种减振球的频率是
490Hz
，第八种减振球的频率是
640Hz
，第九种减振球的频率是
810Hz
，第十种减振球的频率是
950Hz
；在以上
10
种规格减振球中至少选择3种装入所述容器内
。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：张良，曾俊焘，曹剑君，唐健豪，
申请(专利权)人：广东省科学院智能制造研究所，
类型：发明
国别省市：