[发明专利]具有宽幅低频带隙特性的折叠梁式声子晶体

说明书

本发明公开了一种具有宽幅低频带隙特性的折叠梁式声子晶体，包括多个原胞，多个所述原胞呈三维立方体阵列分布构成所述声子晶体；所述原胞包括12个边框，12个所述边框连接构成立方框架结构，所述边框包括两个折叠梁和质量块，两个所述折叠梁的第一端均与所述质量块的外侧面固定连接，两个所述折叠梁的轴线重合，且穿过所述质量块的中心。本发明具有宽幅低频带隙特性的折叠梁式声子晶体通过折叠梁连接质量块，降低了质量块之间的连接刚度，基于局部共振机理，有利于能带带隙向低频移动，并形成更宽的能带带隙。

技术领域

本发明涉及声子晶体设计领域，尤其涉及一种具有宽幅低频带隙特性的折叠梁式声子晶体。

背景技术

声子晶体是指具有不同声学特性的材料或结构按周期性复合在一起、具有声波带隙的周期复合材料或结构。当声波或振动激励受到材料或结构的周期性调制时，可能会产生能带带隙，即一定频率范围的声波或振动的传播被抑制或禁止。声子晶体的这种特性具有重要的工程应用价值，在减振降噪、无源隔音、声滤波器等新型功能材料设计等方面具有广泛的应用前景。

声子晶体能带带隙的大小以及其所处的频段非常重要，能带带隙越大且所处的频段越低，其应用价值就越高，寻求低频宽幅能带带隙的声子晶体结构，一直是声子晶体设计研究的重点。不过从目前的研究来看，当前研究获得的声子晶体结构的能带带隙频段偏窄且大多处于中高频频段，尚难以满足实际工程需求，也限制了声子晶体的进一步工程应用。因此，研究设计出具有宽幅低频能带带隙特性的声子晶体结构具有重要的理论意义及工程应用价值。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种够在20KHz内实现宽幅能带带隙，并且在1KHz以内也具有良好的能带带隙特性，可以在宽频范围内满足减振降噪需求的具有宽幅低频带隙特性的折叠梁式声子晶体。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种具有宽幅低频带隙特性的折叠梁式声子晶体，包括多个原胞，多个所述原胞呈三维立方体阵列分布构成所述声子晶体；

所述原胞包括12个边框，12个所述边框连接构成立方框架结构，所述边框包括两个折叠梁和质量块，两个所述折叠梁的第一端均与所述质量块的外侧面固定连接，两个所述折叠梁的轴线重合，且穿过所述质量块的中心。

具体地，相邻的两个所述原胞的贴合面重合设置，两个所述贴合面的八个所述边框重合成为四个边框。

具体地，所述折叠梁为蛇形结构，同一个所述边框上的两个所述折叠梁所在的平面重合，所述立方框架结构的两个相互平行的所述边框所在的平面相互平行设置。

优选地，所述折叠梁的横截面为圆形或方形结构，所述质量块为球体结构或立方体结构。

本发明的有益效果在于：

本发明具有宽幅低频带隙特性的折叠梁式声子晶体通过折叠梁连接质量块，降低了质量块之间的连接刚度，基于局部共振机理，有利于能带带隙向低频移动，并形成更宽的能带带隙。

附图说明

图1是本发明所述的具有宽幅低频带隙特性的折叠梁式声子晶体的结构示意图；

图2是本发明所述原胞的结构示意图；

图3是本发明的实施例在宽频20KHz范围内的振动传递比特性曲线；

图4是本发明是实施例在低频1KHz范围内的振动传递比特性曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1和图2所示，本发明一种具有宽幅低频带隙特性的折叠梁3式声子晶体，包括多个原胞1，多个原胞1呈三维立方体阵列分布构成声子晶体；