【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机械工程领域，涉及一种用于板壳结构减振降噪的弹性波超构表面材料。
技术介绍
1、板状结构的振动噪声控制一直是许多工程领域的关键问题。传统的振动抑制措施往往需要涂敷厚厚的阻尼层，或者增加质量块以调节共振，不可避免地增加了结构的笨重性。随着结构轻量化的发展，传统的隔振方法已不能满足要求。人工周期结构，如超材料和声子晶体，通过阻止某些频段的弹性波在其中传播，为隔振提供了新的途径。然而，它们通常是体积庞大的三维结构，规模相对较大，这同样阻碍了它们在工程上的应用。
2、超构表面作为超材料的二维对应物，通过使用高度亚波长的单元周期组装实现了非凡的波前调制能力。超构表面克服了上述超材料的缺点，同时具有波调控性能优异、结构紧凑、制作简单的特点。超构表面的行为可以用广义斯涅尔定律和衍射理论来描述和预测，该定律允许预测以空间相位梯度为特征的界面上的异常反射和折射方向。在超构表面中设计多样化相位梯度曲线为实现非常规的波操控效果开辟了新的途径，包括但不限于波前整形、波模转换和超薄透镜。此外，弹性超构表面还可以作为亚波长屏障用于隔离固体结构中的弹性波，实现减振降噪的目的。
3、但是，现有的超构表面在其侧向都是无限周期延伸的，这限制了其在有限大结构中的实际应用。而且，现有的超构表面大多需要在板上开孔或增加厚重质量块来实现在其中传播弹性波的相移变化。这一方面会削弱板状结构的支撑刚度，另一方面会增加板状结构的重量。这些问题严重限制了弹性波超构表面在减振降噪领域的工程应用。
4、鉴于上述原因，亟需研究一种结构轻巧
技术实现思路
1、为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，研究出一种用于板壳结构减振降噪的弹性波超构表面材料，所述弹性波超构表面包括阵列布置的超元胞，利用超元胞对弯曲波的全反射效应阻碍弹性波穿过超元胞，实现对板壳结构的弯曲振动抑制；一个超元胞包括至少2个相移梯度肋状子单元，所述肋状子单元之间通过狭缝分隔开，以避免相邻子肋状子单元之间的不利耦合。所述弹性波超构表面根据工程实际所需要的任意构型进行布置，在实践中具有重要的潜在影响，从而完成了本专利技术。
2、具体来说，本专利技术的目的在于提供一种用于板壳结构减振降噪的弹性波超构表面材料，所述弹性波超构表面包括阵列布置的超元胞，利用超元胞对弯曲波的全反射效应阻碍弹性波穿过超元胞，实现对板壳结构的弯曲振动抑制。
3、其中，一个超元胞包括至少2个相移梯度肋状子单元。
4、其中，所述肋状子单元垂直于肋状子单元延伸方向的横截面为三角形、矩形、t形、工字形中的任意一种或几种。
5、其中，所述肋状子单元的相移梯度大于两倍弯曲波的波数，以实现超元胞对弯曲波的全反射。
6、其中，弯曲波通过相邻肋状子单元的相移差为2π/n，其中n为一个超元胞包含的肋状子单元个数。
7、其中，通过调整肋状子单元的间距、个数、尺寸和/或材料，实现对弯曲波的阻隔频率和带宽控制。
8、其中，所述肋状子单元的材料选自铝、铁、钢、尼龙中的任意一种或几种。
9、其中，所述材料还包括狭缝，所述肋状子单元之间通过狭缝分隔开。
10、其中，所述狭缝和超元胞设置在板壳上。
11、本专利技术所具有的有益效果包括：
12、(1)本专利技术提供的用于板壳结构减振降噪的弹性波超构表面材料，利用超元胞对弯曲波的全反射效应阻碍弹性波穿过超元胞，实现对板壳结构的弯曲振动抑制。
13、(2)本专利技术提供的用于板壳结构减振降噪的弹性波超构表面材料，结构轻巧、简单，通过调整肋状子单元的间距、个数、尺寸和/或材料，实现对弯曲波的阻隔频率和带宽控制。
14、(3)本专利技术提供的用于板壳结构减振降噪的弹性波超构表面材料，通过狭缝实现板壳内弯曲波的高效隔离。
15、(4)本专利技术提供的用于板壳结构减振降噪的弹性波超构表面材料，肋状子单元具有可拆卸设计的特点，拆卸重装的方式可以在不同隔振频段之间切换；
16、(5)本专利技术提供的用于板壳结构减振降噪的弹性波超构表面材料，所述弹性波超构表面根据工程实际所需要的任意构型进行布置。其中，直线型弹性波超构表面阻隔弯曲波从板壳的一侧传至另一侧，圆环形弹性波超构表面阻隔弯曲波在弹性超构表面内外侧之间传播，圆柱壳型弹性波超构表面阻隔弯曲波圆柱壳结构中轴向传播。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于板壳结构减振降噪的弹性波超构表面材料，其特征在于，所述弹性波超构表面包括阵列布置的超元胞(2)，利用超元胞(2)对弯曲波的全反射效应阻碍弹性波穿过超元胞(2)，实现对板壳结构的弯曲振动抑制。
2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，优选的，一个超元胞(2)包括至少2个肋状子单元。
3.根据权利要求2所述的材料，其特征在于，所述肋状子单元垂直于肋状子单元延伸方向的横截面为三角形、矩形、T形、工字形中的任意一种或几种。
4.根据权利要求2所述的材料，其特征在于，所述肋状子单元的相移梯度大于两倍弯曲波的波数，以实现超元胞(2)对弯曲波的全反射。
5.根据权利要求2所述的材料，其特征在于，弯曲波通过相邻肋状子单元的相移差为2π/N，其中N为一个超元胞(2)包含的肋状子单元个数。
6.根据权利要求2所述的材料，其特征在于，通过调整肋状子单元的间距、个数、尺寸和/或材料，实现对弯曲波的阻隔频率和带宽控制。
7.根据权利要求6所述的材料，其特征在于，所述肋状子单元的材料选自铝、铁、钢、尼龙中的任意一种或几种。
8.根据权利要求2所述的材料，其特征在于，所述材料还包括狭缝(3)，所述肋状子单元之间通过狭缝(3)分隔开。
9.根据权利要求2所述的材料，其特征在于，所述狭缝(3)设置在板壳(1)上。
10.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述超元胞(2)设置在板壳(1)上。
...【技术特征摘要】
1.一种用于板壳结构减振降噪的弹性波超构表面材料，其特征在于，所述弹性波超构表面包括阵列布置的超元胞(2)，利用超元胞(2)对弯曲波的全反射效应阻碍弹性波穿过超元胞(2)，实现对板壳结构的弯曲振动抑制。
2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，优选的，一个超元胞(2)包括至少2个肋状子单元。
3.根据权利要求2所述的材料，其特征在于，所述肋状子单元垂直于肋状子单元延伸方向的横截面为三角形、矩形、t形、工字形中的任意一种或几种。
4.根据权利要求2所述的材料，其特征在于，所述肋状子单元的相移梯度大于两倍弯曲波的波数，以实现超元胞(2)对弯曲波的全反射。
5.根据权利要求2所述的材料，其特征在于，...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。