[发明专利]局域共振声子晶体结构及运用该结构的隔音墙板

说明书

本发明公开了一种局域共振声子晶体结构，包括方形外框架，方形外框架的中央设有方形散射体，方形外框架内侧壁与方形散射体侧壁之间分别连接有至少两个第一弹性梁和至少两个第二弹性梁，至少两个第一弹性梁与至少两个第二弹性梁围绕于方形散射体的中心交错且间隔排列设置，第一弹性梁包括依次固定连接的第一连接段、第一倾斜段以及第一蛇形段，第二弹性梁包括连接体、左梁体、以及与左梁体成对称设置右梁体，方形外框架、第一弹性梁与第二弹性梁三者之间一体设置且材料为有机玻璃，方形散射体的材料为氮化硅陶瓷。本发明具有以下优点和效果：本发明所提出的局域共振声子晶体结构具有良好的中频宽带隙特性。

技术领域

本发明涉及一种声学功能材料结构设计领域，特别涉及一种局域共振声子晶体结构及运用该结构的隔音墙板。

背景技术

随着生活水平的提高，各行各业都有抒发压力的方法，而听歌剧成为社会上流人士的兴趣爱好，歌剧院的整体隔音效果会影响周边居民的正常生活。因此，歌剧院在建造过程中需要大量使用隔音材料，现今的歌剧院隔音材料主要有：(1)剧院布艺软包吸音板；(2)剧院聚酯纤维吸音板；（3）地面隔音建筑垫；（4）玻璃隔音棉等。以上隔音材料对0Hz～1000Hz低频范围的声音具有良好的隔断效果。然而，歌剧院隔音墙壁对高音部分的隔断效果有待提高，迫切需要新型声学功能材料结构。

近些年来，声学功能材料得到越来越多的学者关注，声子晶体就是其中发展很快的一种。声子晶体由两种或者以上的材料按照周期性排列的一种人工复合材料。其可以产生一段或者多段禁止弹性波通过的频率范围，这个频率范围就称为带隙。声子晶体的带隙特性给声音隔断开拓了一个新的思路。

歌剧院的高音绝大部分处于中频范围，女生高音可达2000Hz，男生高音可达1100Hz。若能完全隔断1100Hz～2000Hz内的高音部分的中频噪声，将提升歌剧院隔音效果，所以要求声子晶体的带隙也要在中频范围内。根据带隙频率所对应的波长与晶格常数的比例关系，声子晶体可以分为布拉格散射型和局域共振型。前者主要是结构的周期性起着主导作用,当入射弹性波的波长与结构的特征长度(晶格常数) 相近时,将受到结构强烈的散射；而后者主要是单个散射体的共振特性起主导作用。布拉格声子晶体是基于布拉格散射机理，其共振频率与结构的特征长度密切相关，要使其带隙处于中频范围内，其特征长度会适中，因此应用前景并不宽阔。而同样尺寸的局域共振型声子晶体比布拉格散射型声子晶体的第一带隙频率降低了两个数量级，非常适合进行声学功能材料结构设计，具有广阔的应用前景。

传统的局域共振声子晶体的低频带隙的宽度都很有限。为了获取更低更宽的带隙，越来越多的学者对其进行了研究，也进而提出了多种结构形式的单胞结构。因此，设计一种可以获得中频宽带隙特性的局域共振声子晶体，在隔音方面有着良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种局域共振声子晶体结构，该局域共振声子晶体结构可以获得中频宽带隙特性，在隔音方面有着良好的前景。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种局域共振声子晶体结构，包括方形外框架，所述方形外框架的中央设有将方形外框架的轮廓等比缩小的方形散射体，所述方形外框架内侧壁与方形散射体侧壁之间分别连接有至少两个第一弹性梁和至少两个第二弹性梁，至少两个所述的第一弹性梁与至少两个所述的第二弹性梁围绕于方形散射体的中心交错且间隔排列设置，所述第一弹性梁包括依次固定连接的第一连接段、第一倾斜段以及第一蛇形段，所述第二弹性梁包括连接体、左梁体、以及与左梁体成对称设置右梁体，所述连接体分别与左梁体和右梁体固定连接，所述左梁体与右梁体之间间隔设置，所述左梁体包括第二连接段以及与第二连接段固定连接的折线段，所述方形外框架、第一弹性梁与第二弹性梁三者之间一体设置且材料为有机玻璃，所述方形散射体的材料为氮化硅陶瓷。