[发明专利]一种应用于声学超材料的圆薄膜径向均匀预应力加载装置

说明书

本发明属于声学超材料技术领域，具体为一种应用于声学超材料的圆形薄膜径向均匀预应力定量加载装置。包括外侧带凹台阶和内侧带半圆形凹槽的圆环形下夹板、外侧带凸形台阶的圆环形上夹板、带压舌和压耳的圆环形测力计及施压螺丝；压舌和凹槽截面呈半圆或U形，压舌截面半径小于凹槽截面半径1mm；薄膜固定于圆环形上下夹板之间，用四个弹簧卡扣固定夹紧；将带有压舌和压耳的圆环形测力计置于固定好的薄膜上方，使用施压螺丝使其向下移动，在压舌与凹槽逐渐吻合过程中圆形薄膜产生径向均匀应力，通过高精度圆环形测力计测出薄膜受力大小。

技术领域

本发明属于声学超材料技术领域，具体为一种应用于声学超材料的圆形薄膜径向均匀预应力定量加载装置。

技术背景

在现代社会中,低频范围的噪声不仅在工业、航空和交通铁路等各个领域中,给其领域的仪器、设备等带来了严重的安全隐患,而且严重影响了人们的日常工作生活。在现有的低频噪声控制方法中,或是用较为厚实的传统混凝土墙或是结构较为复杂的复合材料结构,其方法制备困难、价格较高。低频噪声由于波长长、传播距离远、衰落弱等特点,对其有效控制一直是噪声控制领域有挑战性的难题。

薄膜型声学超材料因其轻质以及较好的低频隔声性能，得到广泛的关注。薄膜自身应力状态的改变对超材料等效参数产生较大影响，从而改变超材料的隔声性能，实现隔声主动可控。

该装置具有结构简单、外形小巧、操作简便以及造价低廉的特点。

该装置具有对圆形薄膜定量加载预应力的特点。

现有的圆形薄膜径向均匀预应力加载方式主要采用行星齿轮拉伸和对圆形薄膜轴向施压的方法，在实际试验测试中无法满足要求。主要有以下两点不足：

1.采用行星齿轮拉伸加载，无法做到整个膜面均匀受力；

2.操作流程复杂，没有一个固定的加载装置；

3.无法做到定量加载。

发明内容

本发明提供一种结构简单，操作简便的圆形薄膜径向均匀施加荷载装置，该装置对圆形薄膜径向定量施加均匀预应力，从而实现薄膜型声学超材料隔声性能的主动可控。

本发明对圆形薄膜施加不同大小径向均匀预应力，再通过两块圆环形超材料结构固定夹板，形成不同应力状态的薄膜型声学超材料结构。

本发明圆形薄膜径向均匀预应力定量加载转置，包括外侧带凹台阶和内侧带半圆形凹槽的圆环形下夹板、外侧带凸形台阶的圆环形上夹板、可显示力值的带压舌的圆环形测力计；圆环形上夹板和圆环形下夹板的台阶相配合实现上下夹板的定位及防止薄膜的移动，圆环形下夹板上带有4个弹簧卡扣，圆环形上夹板上带有4个挂钩，带压舌的圆环形测力计上左右对称处固定有两个压耳作为施压受力结构，压耳悬挑一端下表面与圆环形测力计上表面的高度差使带压舌的圆环形测力计可以下压更大深度；薄膜自然状态下放置于上下夹板之间，通过4个弹簧卡扣与挂钩相配合夹紧圆环形上下夹板，圆环形测力计从圆环形上夹板内圈放置在固定好的薄膜上，放置时要求圆环形测力计的压舌对准圆环形下夹板的半圆形凹槽，通过圆环形测力计上两个压耳配合两颗施压螺丝对薄膜施压，同步拧动两颗施压螺丝，带压舌的圆环形测力计逐渐向下压紧，压舌与半圆形凹槽的逐渐吻合的过程中圆形薄膜产生均匀径向预应力，通过带有压舌的圆环形测力计的读数表征出薄膜径向受力大小。

上述方案中，所述的外侧带凹台阶和内侧带半圆形凹槽的圆环形下夹板、外侧带凸形台阶的圆环形上夹板和带有压舌的圆环形测力计外壳由铝质材料制成；所述的压耳由铝制材料制成；所述的施压螺丝，挂钩以及弹簧卡扣由不锈钢材料制成。