【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及振动噪声控制，特别是一种耐压宽带吸声各向异性超结构。
技术介绍
1、目前声纳探测技术正朝着低频、宽带、大功率方向不断发展，其定位精度、探测距离、识别精度正不断提高，相应的就需要不断提升的声隐身能力。声学材料通过减少入射波的反射，使入射波尽可能地进入结构内部，并将入射波的能量最大限度地耗散，从而可以减少被主动声纳发现的可能性。但现有的声学材料已不足以对抗不断发展的声纳探测技术，亟需研制新型隐身材料。
2、水声超材料由于具有异常声学特性，为隐身技术提供了一种全新的思路。水声超材料目前正处于蓬勃发展的阶段，随着研究的深入涌现出各种新奇的特性和功能，但传统水声超材料受高静水压力的限制，面临工作频带窄、吸声性能差等困难。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供一种耐压宽带吸声各向异性超结构，其由阻抗匹配层、基体材料、微结构单元组成，阻抗匹配层铺设在由基体材料和微结构单元组成的吸声结构上。在高水压工况下，通过在微结构单元内部嵌入基体材料，提升结构抵抗压力变形的能力；而在保持优异的力学承载性能的同时需要具有突出的宽带高效吸声性能；当声波通过覆盖层顺利进入到吸声结构内部，声波在传播过程中，经过不断地散射和反射，一部分通过波形转换，实现纵波到横波的转换，另一部分还会通过共振消耗能量，进一步增加了声能的耗散，从而有效的解决现有技术中无法兼顾宽带吸声和耐静水压不足的问题。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、本专利技术提供了一种耐压宽带吸声各向
4、所述抗压吸声层由m×n个内部嵌入基体材料的微结构单元沿x方向周期排列组成；
5、所述的单个微结构单元尺寸为h ×h ，由上框体、下框体、上连接梁、下连接梁以及中心单元构成，所述上连接梁用于连接支撑所述上框体与所述中心单元，所述下连接梁用于连接支撑所述下框体与所述中心单元；
6、进一步的，所述上、下框体均为凹形结构；
7、进一步的，所述上、下连接梁为梯形结构；
8、进一步的，所述中心单元为矩形结构；
9、进一步的，所述上框体由第一弯折部、第二弯折部以及中间的第一连接部组成；所述下框体由第三弯折部、第四弯折部以及中间的第二连接部组成；
10、进一步的，所述阻抗匹配层厚度为m，所述抗压吸声层长度为k，由微结构单元排列个数决定，厚度为n，沿y方向拉伸，拉伸长度为t；
11、进一步的，所述长度k、厚度n、拉伸长度t可以根据实际使用情况决定；
12、进一步的，所述微结构单元的尺寸参数可由d1~d16、h1、h2表示，所述尺寸参数满足如下关系：
13、
14、其中，d1为上框体的第一弯折部外侧长度，d2为上框体的第一弯折部宽度，d5为上框体的第二弯折部外侧长度，d6为上框体的第二弯折部宽度，d9为上框体的第一连接部宽度；
15、d3为下框体的第三弯折部宽度，d4为下框体的第三弯折部外侧长度，d7为下框体的第四弯折部外侧长度，d8为下框体的第四弯折部宽度，d10为下框体的第二连接部宽度；
16、d13为上连接梁的下底面长，d16为上连接梁的上底面长，d14为下连接梁的上底面长，d15为下连接梁的下底面长；
17、d11、d12为中心单元的长和宽，h1、h2为中心单元在x、y方向上的偏移距离；
18、进一步的，所述微结构单元的尺寸参数均为可调参数；
19、进一步的，所述上连接梁与所述上框体的连接处两个夹角θ1、θ2以及所述下连接梁与所述下框体连接处的两个夹角θ3、θ4，由如下公式获得：
20、
21、进一步的，所述阻抗匹配层宽度和长度与所述抗压吸声层相同；
22、进一步的，所述基体材料和所述阻抗匹配层为非金属材料，所述微结构单元采用金属材料；
23、进一步的，所述非金属材料为pdms、橡胶中的一种；
24、进一步的，所述金属材料为铝合金、钛合金中的一种；
25、进一步的，所述微结构单元采用3d打印或线切割工艺制造。
26、本专利技术采用以上技术方案，至少具有以下有益效果：
27、1、本专利技术结构具有优异的宽带吸声能力和抗静水压力变形能力，在5mpa静水压情况下，本专利技术结构在4000～10000hz宽带频率内平均吸声系数达到0.9以上，且吸声系数均高于0.8，具备在高静水压下保持高效宽带吸声的能力。
28、2、本专利技术结构利用数学手段对吸声结构进行多目标优化，从而提高计算效率、缩短设计周期。
29、3、本专利技术结构单元紧凑稳定，能够广泛应用于各类承载和吸声结构。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种耐压宽带吸声各向异性超结构，其特征在于，包括阻抗匹配层和抗压吸声层，所述阻抗匹配层附着在所述抗压吸声层上方；所述抗压吸声层由M×N个内部嵌入基体材料的微结构单元沿x方向周期排列组成；所述微结构单元尺寸为h ×h ，由上框体、下框体、上连接梁、下连接梁以及中心单元构成，所述上连接梁用于连接支撑所述上框体与所述中心单元，所述下连接梁用于连接支撑所述下框体与所述中心单元。
2.根据权利要求1所述的一种耐压宽带吸声各向异性超结构，其特征在于，所述上、下框体均为凹形结构，所述上、下连接梁均为梯形结构，所述中心单元为矩形结构。
3.根据权利要求2所述的一种耐压宽带吸声各向异性超结构，其特征在于，所述上框体由第一弯折部、第二弯折部以及中间的第一连接部组成；所述下框体由第三弯折部、第四弯折部以及中间的第二连接部组成。
4.根据权利要求1所述的一种耐压宽带吸声各向异性超结构，其特征在于，所述阻抗匹配层厚度为m，所述抗压吸声层长度为k，由微结构单元排列个数决定，厚度为n，沿y方向拉伸，拉伸长度为t。
5.根据权利要求3所述的一种耐压宽带吸声各向
6.根据权利要求5所述的一种耐压宽带吸声各向异性超结构，其特征在于，所述微结构单元的尺寸参数均为可调参数。
7.根据权利要求6所述的一种耐压宽带吸声各向异性超结构，其特征在于，所述上连接梁与所述上框体的连接处两个夹角θ1、θ2以及所述下连接梁与所述下框体连接处的两个夹角θ3、θ4，由如下公式获得：
8.根据权利要求4所述的一种耐压宽带吸声各向异性超结构，其特征在于，所述阻抗匹配层宽度和长度与所述抗压吸声层相同。
9.根据权利要求8所述的一种耐压宽带吸声各向异性超结构，其特征在于，所述基体材料和所述阻抗匹配层为非金属材料，所述微结构单元采用金属材料。
10.根据权利要求9所述的一种耐压宽带吸声各向异性超结构，其特征在于，所述非金属材料为PDMS、橡胶中的一种，所述金属材料为铝合金、钛合金中的一种。
...【技术特征摘要】
1.一种耐压宽带吸声各向异性超结构，其特征在于，包括阻抗匹配层和抗压吸声层，所述阻抗匹配层附着在所述抗压吸声层上方；所述抗压吸声层由m×n个内部嵌入基体材料的微结构单元沿x方向周期排列组成；所述微结构单元尺寸为h ×h ，由上框体、下框体、上连接梁、下连接梁以及中心单元构成，所述上连接梁用于连接支撑所述上框体与所述中心单元，所述下连接梁用于连接支撑所述下框体与所述中心单元。
2.根据权利要求1所述的一种耐压宽带吸声各向异性超结构，其特征在于，所述上、下框体均为凹形结构，所述上、下连接梁均为梯形结构，所述中心单元为矩形结构。
3.根据权利要求2所述的一种耐压宽带吸声各向异性超结构，其特征在于，所述上框体由第一弯折部、第二弯折部以及中间的第一连接部组成；所述下框体由第三弯折部、第四弯折部以及中间的第二连接部组成。
4.根据权利要求1所述的一种耐压宽带吸声各向异性超结构，其特征在于，所述阻抗匹配层厚度为m，所述抗压吸声层长度为k，由微结构单元排列个数决定，厚度为n，沿y方向拉伸，拉伸长度为t...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔自宪，董浩文，宋昊，马玉轩，裴东亮，任志文，向平，左灏，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司系统工程研究院，
类型：发明
国别省市：
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。