[发明专利]一种局域共振超结构隔振器

说明书

本发明公开一种局域共振超结构隔振器，包括：底板，用于提供安装及承载支撑；外壳，呈筒状，一端敞口，另一端具有端面；敞口端安装在所述底板上；端面上具有开口；隔振内芯，在外壳的轴向上排列有多个弹性单元形成周期性结构，且位于所述底板与外壳围设的空间内；相邻两弹性单元之间固定连接，每个局域共振单元包括一个弹簧质量系统，且固定在一个弹性单元的内腔并能在该内腔中按照预定频率振动；承载平台，呈台阶状，大径段安装在所述隔振内芯上，小径段从所述外壳端面的开口内伸出，所述大径段直径大于所述外壳端面的开口。解决现有技术中无法实现全频域隔振问题，实现全频减振。

技术领域

本发明涉及隔振器技术领域，具体是一种含局域共振结构的超结构隔振器。

背景技术

结构振动导致的疲劳、断裂等破坏严重影响结构的安全性与可靠性，振动辐射噪声污染环境、危害人员身心健康。隔振器是阻碍振动传递的重要减振部件，在舰艇、高速列车、铁路、地铁、建筑等工程结构中广泛使用，能有效提升结构的振动噪声抑制性能。各项工程应用不仅要求隔振器具有低频隔振性能，还要求其具有宽频共振的抑制能力，同时要求其具有良好的抗剪切、大载荷作用下小变形特性。

当前隔振器存在以下不足：

(1)隔振器中不可避免地使用多种弹性部件，这些部件本身会产生宽频共振(一般集中在50-2500Hz频带内)，导致宽频共振传递率增加，限制了隔振效果。声学超材料/超结构是一种人工周期结构，超结构带隙能够有效抑制结构振动传递，但是Bragg散射机理形成的带隙频率受周期晶格长度(隔振器中单个周期的长度)制约。在通常的工程尺寸约束下，应用Bragg散射机理设计的超结构隔振器仅能抑制中高频(通常为高于600Hz范围)的共振，无法抑制低频共振。声学超结构中局域共振带隙机理能够产生低频带隙，为低频振动抑制提供新思路。

(2)在小动态载荷和小变形下，线性隔振器能实现良好的低频隔振性能。为降低隔振频率，线性需降低隔振器刚度，使大动态载荷作用下的动态变形迅速增加。众所周知，重载作用下产生过大变形(例如列车行驶过程、汽车承受重载)危害装备的安全性、可靠性、稳定性以及舒适度。

发明内容

本发明提供一种局域共振超结构隔振器，用于克服现有技术中低频与中高频共振无法同时抑制等缺陷，实现抑制全频范围内的共振；本发明还提供了将这种局域共振超结构隔振器非线性化的方法。

为实现上述目的，本发明提供一种局域共振超结构隔振器，包括：

底板，用于提供安装及承载支撑；

外壳，呈筒状，一端敞口，另一端具有端面；敞口端安装在所述底板上；端面上具有开口；

隔振内芯，在外壳的轴向上排列有多个弹性单元形成周期性结构，且位于所述底板与外壳围设的空间内；相邻两弹性单元之间固定连接，每个局域共振单元包括一个弹簧质量系统，且固定在一个弹性单元的内腔并能在该内腔中按照预定频率振动；

承载平台，呈台阶状，大径段安装在所述隔振内芯上，小径段从所述外壳端面的开口内伸出，所述大径段直径大于所述外壳端面的开口。

本发明提供的局域共振隔振器，弹性内芯中多个弹性单元排列形成的周期性结构，能够产生Bragg散射，Bragg散射机理能抑制中高频(通常为高于600Hz范围)的共振；弹性单元内部的局域共振单元能够产生低频带隙，采用多频共振还能起到增强阻尼和扩展带隙的作用；局域共振带隙与Bragg带隙的联合作用能产生全频带的高效隔振效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。