[发明专利]一种三角晶格局域共振型声子晶体结构

说明书

本发明公开了一种三角晶格局域共振型声子晶体结构，包括有本体，其本体由多个结构完全一样的菱形单胞结构规则排列构成；每一个所菱形单胞结构均包括有一菱形外框、一长方形散射体、两组第一弹性梁和两组第二弹性梁，长方形散射体嵌入在菱形外框的正中间，两组第一弹性梁和两组所述的第二弹性梁作为长方形散射体与菱形外框之间的连接结构、围绕着长方形散射体的中心交错且间隔排列设置；菱形外框、第一弹性梁和第二弹性梁的组成材料均为环氧树脂，长方形散射体的组成材料为钢。本发明具有以下优点和效果：本发明的三角晶格声子晶体结构具有良好的局域共振特性，能通过几何参数调整获得低频宽禁带，使声子晶体结构能更好地应用于工程领域。

技术领域

本发明涉及声子晶体技术领域，特别涉及一种三角晶格局域共振型声子晶体结构。

背景技术

作为一种具有空间周期性并呈现出弹性波禁带特性的新型人工结构，声子晶体凭借其独特的物理特性，在振动控制与噪声隔离方面具有诱人的应用前景。目前，大部分的声子晶体禁带频率往往较高且禁带宽度较窄，而对于工程应用的低频宽禁带要求不符合，这严重限制了其在减振降噪领域的应用。如何获得可调低频宽禁带的声子晶体结构将显得格外重要。

近些年来，声子晶体作为一种新型的声学功能材料，可以在禁带频率范围内抑制噪声与振动的扩散。在声子晶体研究的早期阶段，声子晶体周期结构禁带产生机理主要是布拉格散射机理，其中结构周期性起着主导作用，难以在较小的周期尺寸条件下得到1kHz以下的低频禁带，导致其在工程领域很难有实际的应用。随后，为了避免布拉格声子晶体结构周期性的限制，有学者在研究三维复合声子晶体结构时，提出了局域共振机理，可实现在较小周期尺寸范围内实现低频噪声与振动的抑制。因此，各种具有低频禁带的局域共振型声子晶体结构被设计用于减振降噪。例如，有学者在研究正方晶格钢柱与流体耦合的声子晶体结构时，发现了通过改变微结构可以实现禁带的调制的现象；有学者对具有周期涂层的声子晶体结构进行了研究，通过改变涂层范围来调控禁带；有学者讨论了二维局域共振型声子晶环状结构的完全禁带结构。有学者通过直接在典型工程板结构中引入周期性设计，研究其隔声性能；有学者在研究加筋板结构时，引入局域共振结构，形成局域共振型声子晶体板结构；有学者在研究二维声子晶体夹层板结构时，通过将具有不同尺寸的芯层进行周期排布，产生了弹性波禁带；有学者分析了局域共振型声子晶体板结构，依据“质量-弹簧”原理，通过引入空隙来分割包覆层，降低包覆层刚度，从而获得低频禁带。

本发明在以上研究基础上，提出了一种新型三角晶格局域共振型声子晶体结构，拟获得低频宽禁带特性，使声子晶体更好的应用于工程领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种三角晶格局域共振型声子晶体结构，以解决背景技术中所提出的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种三角晶格局域共振型声子晶体结构，包括有本体，其本体由多个结构完全一样的菱形单胞结构规则排列构成；

每一个所述的菱形单胞结构均包括有一菱形外框、一长方形散射体、两组第一弹性梁和两组第二弹性梁，所述的长方形散射体嵌入在菱形外框的正中间，两组所述的第一弹性梁和两组所述的第二弹性梁作为长方形散射体与菱形外框之间的连接结构、围绕着长方形散射体的中心交错且间隔排列设置；

每一个所述的第一弹性梁包括有依次连接的第一直线段、第一蛇形段和第二直线段，所述的第一直线段与长方形散射体侧壁相连，所述的第二直线段与菱形外框的侧壁系相连，所述的第一蛇形段连接在第一直线段和第二直线段之间；

每一个所述的第二弹性梁包括有依次连接的第三直线段、第二蛇形段和第四直线段，所述的第三直线段与长方形散射体侧壁相连，所述的第四直线段与菱形外框的侧壁系相连，所述的第二蛇形段连接在第三直线段和第四直线段之间；

所述的菱形外框、第一弹性梁和第二弹性梁的组成材料均为环氧树脂，所述的长方形散射体的组成材料为钢。

进一步设置是：