[实用新型]一种多频带选控的中低频吸隔振超颖材料

说明书

本实用新型公开了一种多频带选控的中低频吸隔振超颖材料结构，包括开设有孔阵列基体，以及设置在每一个孔中的控频模块和能量耗散模块，能量耗散模块的两端分别嵌入基体和控频模块中；基体由第一中间层以及对称设置于第一中间层上表面和下表面的第一复合层构成，能量耗散模块由第二中间层以及对称设置于第二中间层上表面和下表面的第二复合层构成，控频模块由第三中间层以及对称设置于第三中间层上表面和下表面的第三复合层构成。该超颖材料结构具有结构轻巧、所占空间小、安装便利、轻量化等优点，具有很强的应用价值，值得在业内推广。

技术领域

本实用新型属于振动控制及复合材料技术领域，具体涉及一种多频带选控的中低频吸隔振超颖材料。

背景技术

如今，用户对汽车乘坐舒适性的要求日渐增长，提高汽车NVH性能是国内外企业提高市场竞争力以及产品升级的重要方向之一。对于汽车、船舶等交通运输工具而言，中低频振动一直是热点、难点问题，因为中低频振动波在传播时不仅穿透能力强且难以衰减。结构的过度振动，轻则影响舒适性，重则激发其余零部件、仪器的共振峰，危及可靠性、使用寿命和安全性；并且当某些频率的次声波与人体器官的频率接近时，产生共振，对人体造成的伤害非常大。

在工程运用中，常用阻尼材料进行振动噪声控制，将高阻尼系数材料附在结构件的表面，通过将机械振动的能量转化为热能或者其他形式的能量耗散掉，从而达到减振的目的。然而，虽然传统阻尼材料对高频减振效果显著，但对低频减振效果欠缺，其受温度影响较大，低温和高温条件下减振性能都低，使用周期较短；同时新型阻尼材料经济适用性不高。伴随轻量化、环保化的限制条件，对阻尼材料的要求也越来越高。所以迫切需要一种新方法、新理论和环保新结构来解决结构的低频振动问题。

目前，振动控制的方法主要有两类：第一是从振动的源头上进行振源控制，比如，设计开发具有较少振动的产品。第二是从振动传播的路径上进行控制，以达到隔离、衰减和吸收振动的目的。对两种方法进行比较，一般情况下从源头上进行控制成本高且难度较大，所以从传播路径上进行控制成为优化选择。近年来，新兴的超颖材料具有良好的吸隔振效果。超颖材料没有严格的定义，这种材料可周期性调节材料的弹性模量和质量密度，通过改变材料中的“人工晶胞”，使单个“人工晶胞”产生局域共振作用，形成奇特的吸隔振超颖材料特性。对于超颖材料禁带的研究，早期是基于布拉格散射机理，其禁带主要集中在中高频段，后续研究突破了布拉格散射机理的限制，可以达到晶格的小尺寸控制禁带所对应的大波长，并且散射体也无需周期性排布，任意随机的排列都能形成禁带。

相关领域已公开的专利中，率志军，李玩幽，翁俊等人的发明“一种小质量比减振结构(CN 201973166 U)”，主要介绍了通过安装隔振器对动力吸振器的能量进行分流，从而减小吸振器重量、体积、成本。但该结构的质量相对本发明仍然过重，且这种小质量比减振结构的应用场合较为局限，不适用于车身的低频振动。相关领域已发表的论文中，吴九汇、马富银等发表的论文“声学超材料在低频减振降噪中的应用评述”(机械工程学报,2016.13.068)中提及基于超颖材料的低频减振降噪结构主要有三类：第一类是一维杆状结构，此类结构是利用杆的轴向运动降低轴系、杆系等结构中的振动问题。第二类是薄板类结构，设计此类结构获得带隙处于较高的KHz段，不能应用于中低频的振动控制。第三类是薄膜类结构，通过调节薄膜张力以及各个单元的形状尺寸来获得共振的频率，但是薄膜张力的调节十分困难，微小的改变引起频率成百上千的变化量

综上所述，对于工程中的中低频振动问题，传统阻尼材料低频减振效果不理想，新型阻尼材料成本费用高昂，其他结构不具备物理上频率精准可控、且具有较宽禁带的特点。基于局域共振原理的超颖材料可解决中低频振动控制的瓶颈问题并且制造成本较低，因此，迫切需要发明一种多频带选控的中低频吸隔振超颖材料。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决上述问题，提供一种多频带选控的中低频吸隔振超颖材料，该超颖材料结构可针对性解决任意中低频段的振动问题，且需要吸隔振的频率可精确设计，同时具有结构尺寸小、便于安装、符合轻量化要求的优点。