[发明专利]一种机械谐振子的制备方法及装置

说明书

本发明提供了一种机械谐振子的制备方法及装置，涉及机械制造领域。方法包括：构建机械谐振子初始模型；初始模型包括谐振质量及均匀包覆在谐振质量外表面的弹性包覆层；基于虚位移原理及能量守恒定理确定弹性包覆层的轴向等效刚度；根据弹性包覆层的轴向等效刚度确定频率与机械谐振子几何参数的计算关系式；在预设频率下，根据机械谐振子几何参数的计算关系式确定机械谐振子中谐振质量的几何参数和弹性包覆层的几何参数；根据谐振质量的几何参数和弹性包覆层的几何参数制备机械谐振子。本发明中的方法及装置具有机械谐振子的制备灵活性，可针对性且高效地吸收各种低频噪声，相比现有技术具有更好的隔声效果。

技术领域

本发明涉及机械制造领域，特别是涉及一种机械谐振子的制备方法及装置。

背景技术

城市道路交通噪声主要呈中低频特性且以低频为主，频率集中分布于100Hz～500Hz。其中，低频部分对人群产生的烦恼度较高，并且对人体身心健康造成潜在威胁。

现有常通过建立树木绿化林带或者构建人造轻质隔声材料的方式来吸收噪声。然而，树木绿化林带可使中、高频噪声因散射而明显衰减，但对低频声波阻隔并不明显。人造轻质隔声结构可阻隔高频声波，但对低频声波阻隔效果较弱。传统混凝土隔声屏障结构虽能降低低频噪声，但隔声效果并不明显。

因此，现有隔音方式的低频声波阻隔效果并不明显。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种机械谐振子的制备方法及装置。基于虚位移原理和能量守恒定理推导出机械谐振子固有频率与谐振质量和弹性包覆层的轴向等效刚度及尺寸关系，选材后基于实际生活中的噪声频率可确定对应的机械谐振子各部分的尺寸，进而基于机械谐振子的制备装置制备出对应尺寸的机械谐振子，可针对性地吸收对应频率的噪声。因此本发明制备机械谐振子的过程简单，且制备出的机械谐振子对低频噪声的吸收效果相比现有技术更好。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种机械谐振子的制备方法，包括：

构建机械谐振子初始模型；所述初始模型包括谐振质量及均匀包覆在谐振质量外表面的弹性包覆层；

基于虚位移原理及能量守恒定理确定所述弹性包覆层的轴向等效刚度；

根据所述弹性包覆层的轴向等效刚度确定频率与所述机械谐振子几何参数的计算关系式；

在预设频率下，根据所述机械谐振子几何参数的计算关系式确定所述机械谐振子中谐振质量的几何参数和弹性包覆层的几何参数；

根据所述谐振质量的几何参数和所述弹性包覆层的几何参数制备所述机械谐振子。

可选的，基于虚位移原理及能量守恒定理确定所述弹性包覆层的轴向等效刚度具体包括：

利用下式计算所述弹性包覆层的轴向等效刚度：

其中，k表示弹性包覆层的轴向等效刚度，E_s表示弹性包覆层的弹性模量，t表示弹性包覆层的厚度，R_l表示谐振质量的半径。

可选的，将弹性包覆层等效为均匀包裹在谐振质量的外表面且指向谐振质量中心的弹簧支撑；

根据虚位移原理及能量守恒定理确定均匀分布的弹簧支撑对应的均布弹簧刚度：

其中，k’表示均布弹簧刚度，E_s表示弹性包覆层的弹性模量，t表示弹性包覆层的厚度；

将均布弹簧刚度等效为只存在于三个坐标轴方向的六根弹簧，轴向等效刚度为每个坐标轴方向两根弹簧的并联等效刚度，根据能量守恒定理得到：