[实用新型]一种具有超低频减振特性的局域共振弹性超材料板类结构

说明书

一种具有超低频减振特性的局域共振弹性超材料板类结构，包括环状的基础框板，中心质量柱沿轴向穿过基础框板，中心质量柱由中部质量柱和对称连接在中部质量柱两端的伞状质量柱组成，中部质量柱的侧面通过薄带结构与基础框板的内壁相连接，两个伞状质量柱分别位于基础框板的上下方，基础框板、薄带结构和中心质量柱均采用相同的单一材料。发明在尺寸相同情况下质量更轻，并可产生超低频带隙特性，对弹性波具有可控制的带隙范围。其带隙可通过调整中心质量柱高度，薄带结构的水平宽度以及基础框板的壁厚进行调节。相对于布拉格散射类型板类结构具有良好的加工制造以及低成本优势。本实用新型可用于精密仪器减振，对重要结构进行针对低频振动的有效保护。

技术领域

本发明属于减振技术领域，特别涉及一种具有超低频减振特性的局域共振弹性超材料板类结构。

背景技术

建筑、道路及桥梁建设在给人们生活带来便利的同时，建设施工引起的振动则会干扰相邻地区精密仪器及高精度设备的正常使用，影响正常的科研及工业工作的展开。目前，对由于建设施工等产生的振动的级别以及噪声的评级和研究不够全面，超低频微振动对精密仪器与设备的影响研究则更少，也没有高效率的减少低频微振动的减振装置。精密仪器和设备的减振隔振措施较为单一，对于超低频段的减振效果极为有限，无法满足精密仪器及设备在振动环境下的正常使用。

新型局域共振弹性超材料板类结构就是应用特殊结构设计弹性超材料超低频减振板类结构，弹性超材料理论是声子晶体理论范畴中局域共振型声子晶体延伸而来，突破了声子晶体理论下结构的限制，继承了其带隙的特性。已有文献通过研究在板上打孔，进而添加局域共振子的方式来降低板类结构的振动，对于局域共振子，大多为两种或者多种材料构成，对于这类方法，虽然结构产生低频禁带，但是其加工难度以及制造成本会随之上升。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有超低频减振特性的局域共振弹性超材料板类结构，具有优异的低频振动带隙特性以及良好的加工制造条件。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种具有超低频减振特性的局域共振弹性超材料板类结构，包括环状的基础框板1，中心质量柱3沿轴向穿过基础框板1，中心质量柱3由中部质量柱和对称连接在中部质量柱两端的伞状质量柱组成，中部质量柱的侧面通过薄带结构2与基础框板1的内壁相连接，两个伞状质量柱分别位于基础框板1的上下方。

所述基础框板1截面为环状的正方形，薄带结构2为十字交叉结构，分别连接在基础框板1的内壁中心与中部质量柱的外壁。

所述中部质量柱和伞状质量柱的截面均为圆形，二者以同轴心方式相连接，伞状质量柱的半径为中部质量柱半径的10/3倍，伞状质量柱的轴向高度为中部质量柱轴向高度的0.5倍。

所述中部质量柱的截面半径为1.5mm，中部质量柱的轴向高度为6mm，伞状质量柱的截面半径为5mm，单个伞状质量柱的轴向高度为2mm，基础框板1的截面为边长10mm的正方形，框板轴向高度为2mm，框板壁厚0.5mm，薄带结构2带宽0.5mm，轴向高度2mm，相邻两薄带之间夹角θ＝90°。

所述中部质量柱的轴向高度大于基础框板1和薄带结构2的轴向高度。

所述基础框板1、薄带结构2和中心质量柱3均采用相同的单一材料。

所述基础框板1、薄带结构2和中心质量柱3整体形成对称结构。

所述薄带结构2连接基础框板1与中部质量柱，且基于中部质量柱为轴心同角度对称分布结构。