[发明专利]一种具有减振特性的点阵夹层板结构

说明书

本发明公开了一种具有减振特性的点阵夹层板结构，属于振动控制领域，能够解决目前结构承载与低频宽带隙减振多功能一体化设计困难的问题。本发明点阵夹层板结构由含局域共振微结构的点阵夹层胞元沿二维方向周期性排布构成；所述点阵夹层胞元由两个开槽薄面板、双金字塔Kagome杆系点阵及谐振子组成，其特点在于谐振微结构的实现是通过在面板上开槽并在弹性短梁中心处附加钢圆柱，可以有效降低结构的减振频率；本发明可以在低频段实现有效振动抑制，可用于具有承载要求的减振设施。

技术领域

本发明属于振动控制技术领域，具体涉及一种具有减振特性的点阵夹层板结构。

背景技术

有效的减振技术是振动工程领域抑制有害振动的重要手段。近年来，具有低频弹性波带隙特性的局域共振型声学超材料的出现为振动抑制提供了一种新的技术方法。局域共振型声学超材料是通过微结构的设计实现常规材料所不具备的特殊物理性质，例如：负有效质量特性、负模量特性等；其微结构的构造方式通常为在某一弹性基体中周期性嵌入局域共振单元，该局域共振单元由材料参数或结构参数不同的两种结构组成；由微结构经周期或非周期扩展形成宏观结构，当弹性波在其中传播时，受到谐振微结构的影响，某一特定频率段的波动能量被削弱，产生低频弹性波带隙，该带隙被称为局域共振型带隙，振动在该带隙对应的频率范围内被严重衰减。由于带隙的产生主导于单个微结构胞元的共振特性，因此可以实现采用小尺寸结构实现低频减振。基于局域共振型声学超材料设计减振结构是一种有效的低频振动抑制措施。

轻量化夹层结构由于其优异的静力承载性能被广泛应用于航空航天、车辆船舶及建筑工程等领域，Kagome点阵结构是一种较为经典的点阵结构构型，具有优异的抗塑性屈曲能力。以Kagome点阵为芯层的点阵夹层板结构具备成为多功能结构的可能。目前工程中对具有承载能力的板状结构的减振功能有了越来越多的需求，由于点阵结构的构型复杂，超材料性能的实现又需要极高的精度，因此难以制备，所以结构承载与低频宽带隙减振多功能一体化设计困难。

发明内容

本发明提供了一种具有减振特性的点阵夹层板结构，该夹层板结构除了具有常规夹层结构的特点之外，还可以通过周期布置的局域共振结构单元对弹性波进行低频及宽频段的抑制，使夹层板具备高效的减振性能。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种具有减振特性的夹层板结构，由具有局域共振特性的点阵夹层单元沿二维方向周期性扩展构成；所述点阵夹层单元包括：上面板、下面板、双金字塔Kagome点阵、凸起和金属圆柱；所述上面板与下面板通过双金字塔Kagome点阵连接，双金字塔Kagome点阵由四根交叉圆杆组成；所述凸起位于上下面板的中心处且为圆柱形；所述金属圆柱与凸起连接，半径与凸起相同；

所述上面板和下面板为对称结构，具有相同的结构特征；所述上面板和下面板采用开槽设计，开槽后形成10根以36°圆周阵列的弹性梁；

所述凸起与金属圆柱组合的高度应使金属圆柱与Kagome点阵保持一定距离，以保证金属圆柱在振动时不受影响；

所述凸起与面板的材料属性相同或凸起采用橡胶等软材料。

有益效果：本发明提供了一种具有减振特性的点阵夹层板结构，与现有技术相比，本发明具有以下效果：

1、本发明提供的具有减振特性的点阵夹层板结构包括弹性梁、凸起与金属圆柱组成的局域共振单元，结构在受到振动扰动时，由于局域共振单元的存在，输入该夹层板结构的某频段的能量会发生衰减，该频段即为弹性波带隙，通过局域共振单元的设计可以实现针对某频段的振动抑制；

2、本发明中的弹性梁、凸起与金属圆柱的结构及材料参数改变能够改变带隙的频率范围，进而可以调控夹层板结构的振动衰减频带，实现低频及宽频的振动抑制；

3、本发明中的点阵夹层单元由两个开槽薄面板、双金字塔Kagome杆系点阵及谐振子组成，其特点在于谐振微结构的实现是通过在面板上开槽并在弹性短梁中心处附加钢圆柱，可以有效降低结构的减振频率；