[发明专利]三维可调谐局域共振型超材料磁流变隔振支座

说明书

一种三维可调谐局域共振型超材料磁流变隔振支座，包括：导磁钢架、导磁钢板、软磁材料件、局域共振型超材料模块、钢箔及线圈；导磁钢架具有基座及基座上方一侧设置的支撑部，导磁钢板通过软磁材料件设置于导磁钢架的支撑部的顶端，线圈绕设于所述支撑部上，局域共振型超材料模块设置于导磁钢架的基座与导磁钢板之间，局域共振型超材料模块由矩阵排列的若干立方体晶格局域共振型超材料单元构成，钢箔设置于若干局域共振型超材料单元的层间；所述局域共振型超材料单元由立方体钨内核、钨内核外围设置的磁流变弹性体包层、及磁流变弹性体包层外围设置的环氧树脂基体组成。本发明能够实现中低频段弹性波的阻隔，而且可以调节频段的位置和宽度。

技术领域

本发明涉及材料、机械构造、电磁技术等领域，具体涉及一种工程结构中使用的隔振支座。

背景技术

磁流变弹性体由天然橡胶或者硅橡胶基体和磁性颗粒组成，磁性颗粒在外加磁场条件下会形成链状聚集结构，其力学性能可以利用外部磁场连续、迅速和可逆地控制它的磁流变效应，可以动态控制其刚度和阻尼。磁流变弹性体材料在航空航天、汽车、振动控制等领域具有广泛的应用前景。

声学超材料是具有亚波长尺寸的新型人工微结构，可以灵活调控和操纵波长高于晶格尺寸两个数量级的弹性波的传播。局域共振型声学超材料的每个单元有独立的机械振动，其禁带所对应的波长远远大于晶格的尺寸，单元尺寸可以很小，使得低频噪声和振动控制的元件化成为可能。局域共振型超材料在隔振领域的应用具有显著的优势。

现有的隔振支座多种多样，但是目前还没有采用磁流变弹性体作为包层的三维局域共振型超材料的隔振支座。

发明内容

本发明的目的是提供一种三维可调谐局域共振型超材料磁流变隔振支座，能够实现中低频段弹性波的阻隔，而且可以调节频段的位置和宽度。本发明的目的由以下技术方案实现：

一种三维可调谐局域共振型超材料磁流变隔振支座，包括：导磁钢架、导磁钢板、软磁材料件、局域共振型超材料模块、钢箔及线圈；导磁钢架具有基座及基座上方一侧设置的支撑部，导磁钢板通过软磁材料件设置于导磁钢架的支撑部的顶端，线圈绕设于所述支撑部上，局域共振型超材料模块设置于导磁钢架的基座与导磁钢板之间，局域共振型超材料模块由矩阵排列的若干立方体晶格局域共振型超材料单元构成，钢箔设置于若干局域共振型超材料单元的层间；所述局域共振型超材料单元由立方体钨内核、钨内核外围设置的磁流变弹性体包层、及磁流变弹性体包层外围设置的环氧树脂基体组成。

作为具体的技术方案，所述局域共振型超材料单元中，立方体钨内核边长均为0.0175m，加上磁流变弹性体立方体包层后各边长为0.0225m，加上嵌入环氧树脂基体后构成的单元的各边长为0.025m。

作为具体的技术方案，所述局域共振型超材料单元中，钨内核的钨材料的参数为：密度ρ_t＝19.3×10³kg/m³,纵波波速C_tl＝5.09×10³m/s和横波波速C_tt＝2.80×10³m/s；环氧树脂材料的参数为：密度ρ_e＝1.2×10³kg/m³,纵波波速C_el＝2.83×10³m/s和横波波速C_et＝1.16×10³m/s；所述磁流变弹性体为包含有铁颗粒的橡胶基体，橡胶基体中的铁颗粒的体积比为27％，铁颗粒密度ρ_Fe＝7.89×10³kg/m³，橡胶密度ρ_r＝1.2×10³kg/m³，泊松比为0.47。