[发明专利]一种基于应力刚化效应带隙可调的单质声子晶体隔振器

说明书

本发明公开了一种基于应力刚化效应带隙可调的单质声子晶体隔振器，包括上基座、下基座、集线器及直流电源；在上基座和下基座之间布设若干根隔振声子晶体支撑轴，在每根隔振声子晶体支撑轴上套装有一组声子晶体单元组件，每个声子晶体单元上可拆卸地装配有一对同极相对的电磁铁，同一组的声子晶体单元上的电磁铁相互串联成一条闭合电路，每条闭合电路环通过导线与集线器连接，集线器与直流电源连接。本发明能够解决目前声子晶体隔振器的带隙不可调节，制备工艺复杂，隔振频率范围较窄的问题。

技术领域

本发明属于隔振技术领域，涉及一种隔振器，具体涉及一种基于应力刚化效应带隙可调的单质声子晶体隔振器。

背景技术

在诸如机械制造、航空航天以及其他工程领域都存在着各种振动问题。过量的有害振动往往会导致结构、设备发生疲劳破坏或失效，对于环境要求较高的尖端装备而言更是如此。目前，减小机械结构振动的方法可以主要分为两类：一是控制振源，即减少振动与噪声的产生，这一方面可以通过结构优化设计，提高制造精度，以及减小安装误差等方法来实现；二是对已经产生的振动与噪声采取隔离、衰减等措施，使其在传播过程中被削弱，这一方面可以通过添加阻尼系统来实现。然而现有的方法只能通过各种手段使振动被减弱，使其造成的影响在我们要求的范围之内，而无法消除。

近年出现的声子晶体材料，具有传统常规材料所不具备的振动特性，即所谓的弹性波带隙。弹性波在声子晶体中传播时，由于受到其内部周期性结构的调制作用，只有特征频率处在一定范围内的弹性波能够顺利传播，而其他频率的弹性波会受到阻隔。声子晶体的弹性波带隙对装备结构内部减振、降噪设计等领域有重要意义，特别是在常规阻尼材料所不能发挥效能的范围的应用。因此，该种新型材料在结构减振、隔声及新型声学器件研发等方面有广阔的应用前景。

然而，传统的多材质声子晶体制备方法复杂，而且带隙范围由初始设计决定，不具备可调节性，无法为精密尖端装备提供合适的微振动工作环境，因此很大程度上限制了其应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于应力刚化效应带隙可调的单质声子晶体隔振器，能够解决目前声子晶体隔振器的带隙不可调节，制备工艺复杂，隔振频率范围较窄的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开一种基于应力刚化效应带隙可调的单质声子晶体隔振器，包括上基座、下基座、集线器及直流电源；

在上基座和下基座之间布设若干根隔振声子晶体支撑轴，在每根隔振声子晶体支撑轴上套装有一组声子晶体单元组件，每个声子晶体单元上可拆卸地装配有一对同极相对的电磁铁，同一组的声子晶体单元上的电磁铁相互串联成一条闭合电路，每条闭合电路环通过导线与集线器连接，集线器与直流电源连接。

优选地，在下基座上部设有隔振下支座，每根隔振声子晶体支撑轴的上端插装在上基座上，下端与隔振下支座连接；在上基座上方和隔振下支座下方均设置压紧端盖。

优选地，还包括盖合在上基座上的上蒙皮，盖合在下基座上的下蒙皮，以及与上蒙皮和下蒙皮连接的侧蒙皮，侧蒙皮、上蒙皮以及下蒙皮一同包覆于隔振器外周。

优选地，隔振声子晶体支撑轴的下端与隔振下支座过渡配合，上方的压紧端盖与上基座胶接，下方的压紧端盖与隔振下支座胶接。

优选地，每条闭合电路环的正负极与均布于上基座上的接线柱连接，通过接线柱将外导线与内导线相连。

优选地，每个声子晶体单元包括由下至上套设在隔振声子晶体支撑轴上的一级散射体和二级散射体，在一级散射体等角度均布四个共振悬臂，两组同极相对的电磁铁对应套设在这四个共振悬臂上。

进一步优选地，每个局域共振型声子晶体单胞由非铁磁性材料通过机械加工或增材制造工艺制成。

更进一步优选地，所述非铁磁性材料为铝、铜或工程塑料等。