[发明专利]用于构造声学超材料结构的高刚度高阻尼局域共振单元

权利要求书

1.用于构造声学超材料结构的高刚度高阻尼局域共振单元，包括振子弹性元件(1)、振子刚性元件(2)、振子弹性元件(3)、支撑与防护结构(4)、振子单元(5)，其特征在于：所述振子弹性元件(1)与振子刚性元件(2)的一端紧固相连在一起，振子刚性元件(2)的另一端与振子弹性元件(3)紧固相连在一起，经连接后的振子弹性元件(1)、振子刚性元件(2)和振子弹性元件(3)一同紧密安置于支撑与防护结构(4)内，共同构成一个振子单元(5)。

2.如权利要求1所述的用于构造声学超材料结构的高刚度高阻尼局域共振单元，其特征在于：所述振子弹性元件(1)连接于振子刚性元件(2)一端的数量可以为一个、两个或多个，所述振子弹性元件(3)连接于振子刚性元件(2)另一端的数量可以为一个、两个或多个，振子弹性元件(1)和振子弹性元件(3)的数量可以相同、也可以不相同。

3.如权利要求1所述的用于构造声学超材料结构的高刚度高阻尼局域共振单元，其特征在于：所述振子弹性元件(1)、振子刚性元件(2)和振子弹性元件(3)的结构形式可为柱状、环状或组合形式，其截面形状可为三角形、圆形、圆环形、矩形；振子弹性元件(1)、振子弹性元件(3)与振子刚性元件(2)的连接接触部位可为振子弹性元件(1)、振子弹性元件(3)的端面或侧面。

4.如权利要求1所述的用于构造声学超材料结构的高刚度高阻尼局域共振单元，其特征在于：所述支撑与防护结构(4)起支撑和防护振子单元(5)的作用，可以采用全封闭式或半封闭式设置，其结构形式为柱壳形，优选圆柱壳或方棱柱壳，柱壳外围形状可为圆形、正方形、矩形、三角形、多边形，支撑与防护结构(4)的壳壁可为实心壁、穿孔壁或穿缝壁，支撑与防护结构(4)的壳壁局部可设置加强筋、加强肋及其组合的辅助结构。

5.如权利要求1所述的用于构造声学超材料结构的高刚度高阻尼局域共振单元，其特征在于：所述振子弹性元件(1)、振子弹性元件(3)可由高阻尼材料或中低阻尼材料制成，优选有橡胶、硅胶、金属橡胶、弹簧；所述振子刚性元件(2)可由金属材料或有非金属材料制成，优选有钢、铁、铜、机玻璃、磁铁、石材；支撑与防护结构(4)可由金属材料或非金属材料制成，优选有钢、铝、铜、有机玻璃、PVC、木材、复合材料、层合材料。

6.如权利要求1所述的用于构造声学超材料结构的高刚度高阻尼局域共振单元，其特征在于：所述振子单元(5)为单振子形式，每个振子单元(5)沿三个正交方向都存在与之相应的低频共振模式，其能同时与基体结构中各个方向传播的纵波及横波模式发生耦合作用；通过设计振子单元(5)使振子单元(5)不同方向的共振频率不同，从而实现对不同频率下弹性波的有效抑制；振子单元(5)沿三个正交方向都存在一种安装状态，依次改变振子单元(5)的这三种安装状态，能够使相应安装状态方向的低频共振模式依次与基体结构中的弹性波发生耦合作用，从而通过选取不同安装状态来实现对不同频率弹性波的抑制。

7.如权利要求1所述的用于构造声学超材料结构的高刚度高阻尼局域共振单元，其特征在于：所述振子单元(5)可为并联、串联或串并联的组合振子形式，构成组合振子的各个振子单元的参数可以相同或者不同，能够在不改变振子的结构形式、材料参数和振子内部元件间连接关系的情况下，仅通过调整组合振子的各种组合安装状态，显著拓宽振子单元(5)的低频共振频带。

8.如权利要求1所述的用于构造声学超材料结构的高刚度高阻尼局域共振单元，其特征在于：所述振子单元(5)的内部结构通过支撑与防护结构(4)同外界隔离和解耦，其本征特性不受外界的影响，具有很强的防护功能。

9.如权利要求1所述的用于构造声学超材料结构的高刚度高阻尼局域共振单元，其特征在于：所述振子单元(5)可周期性或非周期性贴敷于基体结构表面、或镶嵌于基体结构内部使用。