[发明专利]一种具有颗粒阻尼特性的立体形式声子晶体隔振降噪装置

说明书

本发明公开一种具有颗粒阻尼特性的立体形式声子晶体隔振降噪装置，包括空心大立方箱体、空心小立方箱体、散体颗粒群、缓冲材料；所述空心小立方箱体内放置有所述散体颗粒群形成有所述颗粒阻尼器；所述空心小立方箱体与所述颗粒阻尼器按照体心立方排列构成体心立方体结构；所述空心小立方箱体通过排列组成小立方体结构，所述体心立方体结构与所述小立方体结构在所述空心大立方箱体内按周期顺序排列形成有三维声子晶体；空心大立方箱体表面设置有孔；所述缓冲材料粘接在空心大立方箱体的底部，用于减少振源与隔振装置碰撞产生的噪音。

技术领域

本发明涉及人工弹性波超构材料与声子晶体技术领域，具体为一种具有颗粒阻尼特性的三维空间立体形式声子晶体隔振降噪装置。

背景技术

随着科学技术的迅速发展以及人们生活水平的提高，各个领域对结构的振动噪声的控制越来越严格，特别是机械结构的方面的控制。众所周知，在工程中由于振动或者冲击而产生的疲劳破坏、共振等问题会严重影响机械结构的使用寿命，除此之外还会产生噪声，严重的可能会危害人体的生命健康。因此，在实际工程结构中衰减机械结构的振动以及噪声具有重要的意义。

声子晶体是一种人工周期性结构，通过改变其周期性分布或几何参数，可以影响弹性波的传播特性。自从声子晶体这一概念被提出以来，人们在研究其特性问题上从未停歇，例如，带隙特性。带隙特性作为声子晶体的十分重要的特性之一，在带隙频率范围内可以隔离振动，可显著抑制甚至是禁止弹性波在禁带频率范围内传播。基于带隙特性，声子晶体在隔振降噪中应用非常广泛。例如，人们设计了一种用于舰船隔振的蜂窝状声子晶体结构，可抑制单方向上的振动，但是不能抑制三维方向上的振动。针对一维声子晶体隔振装置的不足，本发明提供了一种三维的隔振装置。

碰撞阻尼技术属于振动的被动控制技术，它是利用振动过程中自由质量(颗粒群)与主系统的碰撞来控制主系统的响应，由于碰撞阻尼器结构简单、经济性好，安装方便，且适用于多种环境而得到迅猛的发展。早期的碰撞阻尼器为单振子模式，通过单质量块与主体的碰撞产生动量交换来抑制振动，可有效的降低主系统的能量，但是质量块与主体结构的碰撞会产生较大的噪音。为了克服单质量块碰撞阻尼器的不足，研究人员提出了多种结构来降低碰撞时产生的噪音，例如，将大量铅粒用柔软的袋子包起来来替代单体碰撞阻尼，很好的延长了碰撞的接触时间，降低了碰撞噪音；另一种是将多个质量块进一步细化成颗粒，在主体结构上打孔或预留腔体内填充颗粒，演化形成了颗粒阻尼器，颗粒阻尼器不仅利用了动量交换，还利用了颗粒间的摩擦消耗能量，从而大幅度提高了减振性能，是当前国内外碰撞阻尼领域的研究热点。

然而，目前常见的颗粒阻尼器还存在一些不足：第一，传统的颗粒阻尼器的内置颗粒堆叠在一起，极大的限制了颗粒的运动能力，造成减振效果不佳；其次，颗粒群均采用尺寸一致的颗粒，在外部激励时，碰撞次数少且接触面窄导致能量耗散效率较低；此外，颗粒阻尼器在工作时会产生一定的噪声，而噪声的产生与颗粒群的数量及质量密切相关。因此，研究人员对现有的颗粒阻尼器加以改进，采用两种尺寸不同的颗粒，可以有效的提高耗能能力并降低噪音，这对于实际工程中的减振降噪具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种固定在振动结构上的，通过声子晶体带隙调节与散体颗粒群内颗粒小球间碰撞耗散能量的，基于声子晶体和颗粒阻尼器的减振降噪装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种具有颗粒阻尼特性的立体形式声子晶体隔振降噪装置，包括空心大立方箱体、空心小立方箱体、散体颗粒群、缓冲材料；所述空心小立方箱体内放置有所述散体颗粒群形成有所述颗粒阻尼器；所述空心小立方箱体与所述颗粒阻尼器按照体心立方排列构成体心立方体结构；所述空心小立方箱体通过排列组成小立方体结构，所述体心立方体结构与所述小立方体结构在所述空心大立方箱体内按周期顺序排列形成有三维声子晶体；空心大立方箱体表面设置有孔；所述缓冲材料粘接在空心大立方箱体的底部，用于减少振源与隔振装置碰撞产生的噪音。