[发明专利]振子单元以及基于它的非线性声学超材料元胞结构

权利要求书

1.一种振子单元，其特征在于，包括：基座、第一振子和第二振子，所述第一振子包括：第一杆体和第一振体，所述第一杆体的一端与所述基座相连接，另一端与所述第一振体同轴连接；

所述第二振子包括：第二杆体和第二振体，所述第二杆体的一端与所述基座相连接，另一端与所述第二振体连接；

所述第一振体内设有空腔，所述振子单元从所述基座输入振动，所述第二振体部分在所述空腔内振动；

所述第二杆体与所述第一杆体同向且所述第一杆体和所述第一振体相互轴心线偏置。

2.根据权利要求1所述的振子单元，其特征在于，所述振子单元还包括包覆层，所述包覆层包覆于在所述空腔内振动的所述第二振体外表面上；

所述包覆层的厚度为包裹部位半径的5～15％；

所述包覆层的弹性模量小于所述第一振体。

3.根据权利要求2所述的振子单元，其特征在于，被所述包覆层包裹的所述第二振体部分与所述第一振体空腔内壁之间相互间隔地设有间隙δ₀。

4.根据权利要求1所述的振子单元，其特征在于，所述第一振子的线性弯曲振动固有频率f_A和所述第二振子的线性弯曲振动固有频率f_B满足：f_B≈(3～7)f_A，控制所述固有频率f_A与所述固有频率f_B之间的频率距离形成桥连耦合。

5.根据权利要求1所述的振子单元，其特征在于，所述第一振体和/或所述第二振体为圆柱体、球体、长方体或棱柱体。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的振子单元，其特征在于，所述第一振体为内部设有通腔的圆柱体(11)，所述通腔沿所述圆柱体(11)的轴向贯通所述圆柱体(11)；

所述第一杆体(12)的一端与所述圆柱体(11)的端部连接，另一端与所述基座(40)连接；

所述第二振体为球体(21)，所述球体(21)在所述通腔内振动；

所述第二杆体(22)的一端与所述球体(21)连接，另一端与所述基座(40)连接；

所述球体(21)分别与所述第二杆体(22)和所述圆柱体(11)同轴，且所述第一杆体(12)与所述圆柱体(11)轴心线偏置；

所述球体(21)的中心点与所述圆柱体(11)的中心点重合；

所述球体(21)上设置有包覆层(30)。

7.根据权利要求2或3所述的振子单元，其特征在于，所述第一振体内的空腔一端为敞口，所述敞口开设于所述第一振体远离所述第一杆体的端面上；

所述第二振子包括：杆体(22)、集中质量体(21)和连接器(50)，所述杆体(22)的一端与所述基座(40)相连接，另一端与所述集中质量体(21)连接；

所述连接器(50)包括连接板和圆柱体，所述圆柱体垂直于所述连接板设置于所述连接板的一端；

所述连接板的另一端安装在所述集中质量体(21)的端部；

所述圆柱体向所述第一振体延伸并容纳安装在所述第一振体的空腔内；

所述包覆层(30)设置在所述圆柱体上，且所述包覆层(30)与所述第一振体的空腔内壁间设有间隙δ₀。

8.一种非线性声学超材料元胞，其特征在于，包括：基座和成对设置于所述基座两侧相对面上的所述振子单元，所述振子单元垂直所述基座设置；所述振子单元为如权利要求1～7中任一项所述的振子单元；

或包括：基座和多个如权利要求1～7中任一项所述的振子单元，各所述振子单元的振动输入端分别垂直所述基座设置，各所述振子单元环绕所述基座设置。

9.一种非线性声学超材料元胞，其特征在于，包括：待减振基体结构和至少一个如权利要求1～7中任一项所述的振子单元，所述振子单元的振动输入端与所述待减振基体结构相连接。

10.一种非线性声学超材料结构，其特征在于，包括：多个周期性排列的如权利要求9所述的非线性声学超材料元胞。