[发明专利]渐进式刚度结构-声学夹层板

说明书

本发明公开了一种夹层物质，所述夹层物质具有结构强度和显著的声学衰减。在一个实施例中，夹层由固定在两个面板之间的架构芯以及形成芯与面板之间的连接的顺应性层组成。该顺应性芯具有低模量，使得低静态负载下在夹层中低速弹性剪切波。在高静态负载下，顺应性材料变硬并允许夹层表现出显著的结构强度。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年8月12日申请的美国第62/036,564号、名称为“PROGRESSIVESTIFFNESS STRUCTURAL-ACOUSTIC SANDWICH PANEL”的临时申请的优先权和利益，其全部内容通过引用并入本文。

本申请与美国第7,382,959号专利(“专利′959号”)和美国第7,938,989号专利(“专利′989”)相关，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

根据本发明的实施例的一个或多个方面涉及结构板，更具体地涉及提供结构强度和良好声学衰减的复合夹层板。

背景技术

机械应用中使用的片材结构可能在某些情况下受到彼此张力的性能要求的影响。例如，如果片材形成为管子，则需要片材具有有效抵抗环向应力的强度，或者如果该片材被用作承重的平台，例如车辆的地板，则需要具有有效抵抗弯曲应力的强度。还可能需要这种片材弹性衰减例如声波，以便例如在车辆内部提供声音保护。如果为了实现高的声学传输损失选择材料和尺寸，则包括复合片材设计(例如，现有技术的夹层结构)的传统片材结构可能需要牺牲机械刚性。

因此，需要设计一种同时表现出机械强度和高声波衰减的结构。

发明内容

本发明的实施例的方面涉及同时具有结构强度和显著声学衰减的夹层结构。在一个实施例中，夹层结构由固定在两个面板之间的架构芯和形成芯与面板之间的连接的顺应层构成。顺应层具有在低静态负载下导致夹层结构中低速弹性剪切波的低模量。在高静态负载下，顺应性材料变硬并允许夹层结构表现出显著的结构强度和刚度。

根据本发明的一个实施例，提供一种夹层结构，包括：具有第一主表面和背向第一主表面的第二主表面的架构芯；固定到第一主表面的第一面板；和固定到第二主表面的第二面板，芯在第一主表面处包括多个第一基座，多个第一基座中的每一个与第一面板分离多个第一基部间隙中的一个基部间隙，基部间隙具有宽度，每一个所述多个第一基座通过第一基部间隙中的多个第一顺应性基部层中的一个顺应性基部层连接到第一面板，顺应性基部层的厚度等于基部间隙的宽度，并且顺应性基部层的杨氏模量小于第一面板的杨氏模量。

在一个实施例中，该结构包括：通过多个第一自蔓延聚合物波导件限定且沿第一方向延伸的多个第一桁架构件。

在一个实施例中，微桁架材料包括作为主要成分的从包括以下材料的组中选择的材料：聚合物、金属、陶瓷、复合材料以及它们的组合。

在一个实施例中，该结构还包括：多个第一基座壳体，每个对应于多个第一基座中的一个，每个基座壳体固定到第一基座并且围绕相应的基座，每个基座壳体的内侧壁与相应基座的侧壁通过具有宽度的多个侧间隙中的一个侧间隙分离；和多个顺应性侧层，每个顺应性侧层对应于第一基座，每个顺应性侧层具有与侧间隙的宽度相等的厚度并填充侧间隙。

在一个实施例中，多个侧间隙中的每一个的宽度和多个第一基部间隙中的每一个的宽度被选择成使在兴趣频率范围内，剪切波速低于空气中的声速，以及在兴趣频率范围内，弯曲波速不同于空气中的声速，兴趣频率范围是从200Hz到4000Hz的范围。

在一个实施例中，该结构包括：顺应性芯覆盖层，顺应性芯覆盖层涂敷多个第一桁架构件，其中多个第一顺应性基部层、多个顺应性侧层以及顺应性芯覆盖层形成一个材料的一个连续体。

在一个实施例中，材料包括作为主要成分的具有大于0.05的损耗正切的弹性体。