[发明专利]具有超阻尼特性的低频宽带局域共振结构

说明书

本发明提供一种具有超阻尼特性的低频宽带局域共振结构，包括菱形框，所述菱形框的第一端与所述基体梁通过橡胶块相连接；所述菱形框内短对角线上设置橡胶条，所述橡胶条的一端与所述菱形框的第一端相连接，另一端与所述菱形框的第二端相连接。通过在菱形框两端设置质量块，并将该结构周期性的附加在梁单元上，拓宽低频带隙，增强振动衰减。该结构具有较好的几何非线性，能够带来附加阻尼与质量，有效改善系统的低频振动特性。

技术领域

本发明涉及振动传播隔离技术领域，具体的涉及一种具有超阻尼特性的低频宽带局域共振结构。

背景技术

为了实现对机械振动的控制，现有技术主要对振动源和振动的传播施加控制。振动源控制手段：选用低振动设备作为振源或对所用振源产生的振动进行振动隔离，控制振动的传播则是通过改变振动传播的途径，实现对振动的抑制。

控制振动的传播包括主动控制和被动控制，采用主动控制控制振动传播需要在振动传播路径的结构中增设控制系统。这一控制方法增加了结构的复杂性。采用被动控制控制振动传播：增设阻振质量块。阻振质量块是一个大而重的条体，其截面多为矩形、正方形或者圆柱形，沿着振动传播途径设置于两两相邻结构体的结合处，当振动在传播过程中经过阻振质量块时，振动传播体边界的不连续会对弹性波产生强反射作用，从而实现对该弹性波波长对应频率范围内的弹性波传播抑制。增设阻振质量块主要利用了其质量效应，两两相邻的阻振质量块之间的距离要≥弹性波波长的1倍，因而被动控制方法无法用于小尺寸、低频振动的结构体上。另有的现有技术用动力吸振器代替阻振质量，通过控制吸振器的共振频率，从而控制低频率振动的传播。但动力吸振器只利用了一个自由度的共振产生吸振，因而吸振频率较窄。而且该方法仅考虑了一、两个动力吸振器单独发挥控制作用，没有考虑多个动力吸振器之间所存在的相互作用。

声子晶体是周期性复合材料，当弹性波在受到弹性参数的周期性调制时，可以产生弹性波带隙，从而抑制或禁止弹性波在一定频率范围内传播。声子晶体在减振降噪、声波及振动滤波器、新型传感器等方面具有广泛的应用前景。

声子晶体的带隙机理包括：布拉格散射理和局域共振机理。采用布拉格散射机理的声子晶体，其晶格常数与弹性波的波长相当，难以得到低频带隙小尺寸的声子晶体，无法用于低频减振降噪领域。采用局域共振机理的声子晶体具有局域共振结构，可以产生频率比传统声子晶体带隙低两个数量级的弹性波带隙。局域共振型声子晶体主要用于减振降噪领域。

局域共振型结构属于局域共振声子晶体的一种,包括单个弹簧和振子，用于控制梁的弯曲。这种方法同时考虑了多个局域共振结构之间的相互耦合作用，并利用这种相互耦合作用形成了低频局域共振带隙，在带隙频率范围内的弹性波无法传播，从而控制了梁的弯曲振动。振子的共振可以使梁的振动转换到局域共振结构上，从而衰减在局域共振结构的共振频率附近的梁的振动，在共振频率附近的衰减达到最大。但这种方法只是利用局域共振结构的一个共振频率，振动带隙比较窄，无法承受低频范围内宽带隙的隔振效果。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有超阻尼特性的低频宽带局域共振结构。

本发明提供一种具有超阻尼特性的低频宽带局域共振结构，安装于基体梁下，包括用于以形变抵消振动的弹性框和穿过弹性框中心且均分弹性框的橡胶条；弹性框的第一端与基体梁相连接；弹性框的第三端和第四端上分别对称设置质量块；橡胶条的一端连接于弹性框的第一端，橡胶条的另一端与弹性框相连接。

进一步地，弹性框为菱形框或三角形框。

进一步地，菱形框的第一端与基体梁相连接；橡胶条的一端与菱形框的第一端相连接，另一端与菱形框的第二端相连接；菱形框的第三端和第四端分别向菱形框外水平延伸设置质量块。

进一步地，三角形框的第一端与基体梁相连接；三角形框的第三端和第四端分别向三角形框外水平延伸设置质量块；橡胶条的一端与三角形框的第一端相连接，另一端与三角形框的底边中点相连接。