[发明专利]幂指数棱台构件双振子式声子晶体及应用和参数优化方法

说明书

本发明属于板结构振动控制领域，尤其涉及一种幂指数棱台构件双振子式声子晶体及应用和参数优化方法。包括幂指数棱台构件、局域共振单元；幂指数棱台构件包括幂指数棱台、连接件和散射体；幂指数棱台包括基台以及棱台结构，连接件为双层圆环体结构，局域共振单元包括质量块以及橡胶体；基于本发明的幂指数棱台构件双振子式声子晶体可用于不同材料、不同厚度平板的振动控制，可实现对目标频率振动的阻隔，可以通过改变幂指数棱台幂次、散射体高度、质量块高度来快速有效的调节带隙频段。

技术领域

本发明属于板结构振动控制领域，尤其涉及一种幂指数棱台构件双振子式声子晶体及应用和参数优化方法。

背景技术

舰艇在航行过程中，船体内外部板结构不可避免的会产生振动。船体振动不仅影响舰艇声隐身性能，对装备的使用和寿命也会产生严重危害。声学黑洞结构是用于实现前述结构减振的一种新兴方案。声学黑洞结构具有较好的高频弯曲波吸收能力，但其作用频率较高，抑制低频弯曲波传播的效果一般，剖面厚度的减小会大幅削弱板的结构强度，难以抑制结构的中高频振动。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可提高结构强度，在高低频段具有多个弯曲波完全带隙，在设计频段内对平板有良好隔振效果的声子晶体构型，该声子晶体构型设计方案简单，调整和设计隔振频段的方案易于实施，同时提供该结构的参数优化方法，该方法通过计算频散曲线，确定带隙频段及隔振频段，在隔振频段内有效阻隔振动波。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种幂指数棱台构件双振子式声子晶体，包括幂指数棱台构件1、局域共振单元2；

幂指数棱台构件1包括幂指数棱台11、连接件12和散射体13；

幂指数棱台11包括底部的基台110以及位于基台110顶部的棱台结构111，基台110为横断面为正方形的柱体，棱台结构111横断面为直径逐渐缩小的幂指数椎体；棱台结构111的大端部边长与基台110边长一致；棱台结构111顶部中间设置有圆柱形的安装孔11a；

连接件12为双层圆环体结构，散射体13为圆柱结构；双层圆环体结构的内径与散射体13的外径匹配，连接件12的下层环体的外径与安装孔11a直径匹配；连接件12的上层环体下端面抵住幂指数棱台11顶部；

局域共振单元2包括圆柱形的质量块21以及位于质量块21底部的圆柱形的橡胶体22；

其中，棱台结构111的棱边对应的幂指数曲线为：

式中，幂指数曲线函数坐标以棱台结构底部角点为原点，以底部过角点的边长为x轴；H_B指棱台结构111的总高度，h_A是基台110的高度，rA为凹陷宽度，p为大于2的幂函数幂次指数。

对前述幂指数棱台构件双振子式声子晶体的进一步改进或者优化方案，所述质量块21的直径不小于橡胶体22的直径。

对前述幂指数棱台构件双振子式声子晶体的进一步改进或者优化方案，连接件12的上层环体、质量块21以及橡胶体22的高度之和不超过安装孔11a的深度。

基于幂指数棱台构件双振子式声子晶体的隔振结构的进一步改进或者优化，包括若干呈矩形阵列固定在待隔振设备表面的幂指数棱台构件双振子式声子晶体，相邻幂指数棱台构件双振子式声子晶体的底部各边保持共线或者相互垂直。

本申请还提供幂指数棱台构件双振子式声子晶体的参数优化方法，包括如下步骤：

步骤1.获取隔振目标参数，包括：

测量或指定待隔振板结构的材料参数、几何参数、作用于板结构的载荷频率；