[发明专利]一种基于声学黑洞效应的盒式减振结构

说明书

本发明公开一种基于声学黑洞效应的盒式减振结构，所述盒式减振结构包括：平行且对称设置的上主梁和下主梁，在所述上主梁和所述下主梁形成的空间两端分别设置第一连接构件和第二连接构件，以及至少一个排布于所述上主梁和所述下主梁之间且位于所述第一连接构件和所述第二连接构件之间的ABH减振构件，所述ABH减振构件的表面设置有阻尼层。本发明提供的盒式减振结构利用声学黑洞效应，将主梁上的弹性波能量集中在ABH减振构件上，并利用附着在ABH减振构件上的阻尼层实现对振动能量的吸收和耗散，具有结构简单、鲁棒性好，减振效果优良等技术优势，在盒式结构和梁结构振动控制方面具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于结构减振降噪技术领域，特别是涉及一种基于声学黑洞效应的盒式减振结构。

背景技术

随着航空航天运载工具等工程装备日益向高速、大型、轻质和极端运行环境等方向发展，由此带来的振动噪声问题日趋严重，这已经成为制约我国重大装备性能提升的重要因素之一。作为航空航天运载装备重要组成部分之一的盒式结构，因其轻质的结构重量和优秀的力学性能，在飞机结构和土木工程中被广泛应用。盒式结构作为飞机机翼、建筑墙架和楼盖的重要组成部分，时常需要承受复杂的载荷环境和振动干扰，这使得结构的安全稳定性和使用寿命都受到了很大的影响。因此对于盒式结构的振动控制就显得尤为重要。

声学黑洞技术是利用结构阻抗的变化，使得结构中波的相速度和群速度发生变化，在结构局部区域实现对波的聚集和操控。当前声学黑洞技术主要是通过对薄壁结构的厚度进行裁剪来实现阻抗的变化，当弹性波由均匀区域传播到声学黑洞区域时，由于结构厚度逐渐减小，弹性波累积相位将逐渐增大，当声学黑洞边缘厚度趋近于零时，理论上弹性波将无法到达结构边缘，从而实现对波的俘获和操控。现有声学黑洞技术通常需要依靠削弱主结构厚度来达到减振的目的，这极大的破坏了主结构的强度和刚度，严重影响了被减振结构的功能，限制了声学黑洞技术的应用和推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于声学黑洞效应的盒式减振结构，用来解决为达到减振的目的，现有声学黑洞技术破坏主结构的强度和刚度，影响被减振结构的功能的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于声学黑洞效应的盒式减振结构，其特征在于，所述盒式减振结构包括：平行且对称设置的上主梁2和下主梁3，在所述上主梁2和所述下主梁3形成的空间两端分别设置第一连接构件1和第二连接构件6，以及至少一个排布于所述上主梁2和所述下主梁3之间且位于所述第一连接构件1和所述第二连接构件6之间的ABH减振构件4；所述第一连接构件1分别垂直于所述上主梁2和所述下主梁3，所述第二连接构件6分别垂直于所述上主梁2和所述下主梁3，所述ABH减振构件4的表面设置有阻尼层5。

可选的，所述ABH减振构件4刚性连接于所述上主梁2和所述下主梁3之间。

可选的，所述ABH减振构件4为中空的面对称空间结构；

所述ABH减振构件4包括依次连接的第一边缘厚度保持区域4-1、第一声学黑洞区域4-2、中间均匀区域4-3、第二声学黑洞区域4-4、第二边缘厚度保持区域4-5；

所述第一声学黑洞区域4-2与所述第二声学黑洞区域4-4关于所述中间均匀区域4-3的中轴面对称；

所述第一边缘厚度保持区域4-1与所述第二边缘厚度保持区域4-5关于所述中间均匀区域4-3的中轴面对称；

所述中间均匀区域4-3的上、下表面为形状大小相同且平行的长方形，所述中间均匀区域4-3的上、下表面之间的距离保持不变；

所述第一声学黑洞区域4-2的上、下表面间的距离从所述中间均匀区域4-3到所述第一边缘厚度保持区域4-1逐渐减小，并在所述第一声学黑洞区域4-2和所述第一边缘厚度保持区域4-1的交界处达到最小；