本發(fā)明屬于低頻吸振領域，具體涉及一種基于微型局域共振子陣列的三明治夾層板吸振結構。

背景技術：

三明治夾層板因其輕質，高剛度質量比和優(yōu)秀的隔聲性能等優(yōu)勢在交通運輸，建筑材料領域有著非常廣泛的應用。但是在實際的工程使用過程中發(fā)現，夾層板結構在低頻下的隔聲性能不佳，尤其是在板本身的低階固有頻率附近。對此，一般工程上會使用額外的振動噪聲抑制技術對夾層板進行相應的處理，常用的振動噪聲控制技術一般可分為被動控制和主動控制兩大類。對于主要依賴使用約束阻尼和吸聲材料的傳統(tǒng)被動振動噪聲控制技術而言，除對中低頻噪聲的控制能力較差之外，還會額外占用系統(tǒng)設計空間和質量，對系統(tǒng)的經濟行和安裝都具有一定的負面影響。與此同時，傳統(tǒng)的固定參數的被動控制措施不能適應實際應用中較為復雜的工況變化，難以滿足在較寬的范圍內保證結構的振動噪聲維持在較低水平的要求。對主動控制而言，其通過施加額外的作用力抑制或者抵消結構的動力學響應，具有良好的適應性、靈活性以及大幅度減振的有效性，是一種應用比較廣泛的現代控制方法。然而需要指出的是，主動控制方法需要的控制能量大，控制系統(tǒng)設計較為復雜，針對不同的結構和用途需要優(yōu)化作動器與能源、控制系統(tǒng)帶來的機體附加質量，過程較為繁雜。且在大多數情況下主動控制方法存在時滯效應，導致對結構施加的主動控制力可能會引起結構的不穩(wěn)定響應。

考慮到振動與噪聲在結構中以彈性波的形式傳播，因此，聲振控制的核心是結構中彈性波傳播的調控。近期對于動力吸振器的相關研究證明，可以通過調整微振子分布及質量剛度特性對整個結構的彈性波傳播帶隙位置(頻帶范圍)進行人工選擇，在此帶隙范圍內的彈性波在通過該材料時會發(fā)生非常明顯的衰減。根據此原理，可以在目標結構中按照設計頻率要求直接附加局域共振子。這種方法尤其適用與目前應用相對廣泛的周期性夾層結構，如三明治夾層板，蜂窩狀夾層梁等，可以在不改變目前結構構型的情況下最大限度的提升結構本身的吸振隔聲能力。

現有技術的缺陷是：該類應用在國內文獻以及專利當中較為少見，現有的傳統(tǒng)阻尼等被動控制手段在低頻效果不明顯，主動控制技術雖然主要針對低頻，但存在成本高、控制系統(tǒng)復雜、可靠性不高。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種基于微型局域共振子陣列的三明治夾層板吸振結構。

本發(fā)明的技術方案是：

一種基于微型局域共振子陣列的三明治夾層板吸振結構，包括三明治夾層板以及設置在所述三明治夾層板內的至少一個共振子陣列,其中每個共振子陣列包括:一對平行設置的安裝限位支架以及懸掛安裝在所述一對安裝限位支架之間的若干振子單元，所述振子單元用于吸收來自外部的低頻振動能量。

優(yōu)選的，所述振子單元包括直線導軌、振動單元、上頂帽和彈簧，所述上頂帽安裝在一對所述安裝限位支架之間，所述直線導軌的上端與所述上頂帽可拆卸連接，所述振動單元套接在所述直線導軌上并且與所述直線導軌滑動連接,所述振動單元通過所述彈簧與所述上頂帽連接。

優(yōu)選的，所述安裝限位支架的橫截面為倒“T”型結構，所述倒“T”型結構的兩側的水平面分別用于振子單元和安裝限位支架的安裝與拆卸。

優(yōu)選的，所述振動單元包括直線軸承和附加質量單元，所述直線軸承套接在所述直線導軌上并且與所述直線導軌滑動連接，所述附加質量單元可拆卸套接在所述直線軸承上，一包覆外殼可拆卸包覆在所述附加質量單元上，所述包覆外殼通過所述彈簧與所述上頂帽連接。

優(yōu)選的，所述上頂帽內部設有內螺紋淺孔，所述直線導軌的上端設有與所述內螺紋淺孔相適配的外螺紋。

優(yōu)選的，所述振子單元還包括粘彈性阻尼層，所述粘彈性阻尼層的下表面與所述上頂帽的上表面粘結，所述粘彈性阻尼層的上表面與三明治夾層板的內表面完全接觸壓緊。

優(yōu)選的，所述安裝限位支架在沿其豎直平面上設有圓形限位孔，所述上頂帽的兩側設有與所述圓形限位孔的形狀相適配的半球形凸起。

優(yōu)選的，所述直線導軌上套設有一墊片，所述墊片位于所述直線導軌的底座和所述振動單元之間。

優(yōu)選的，所述上頂帽和所述包覆外殼均設有彈簧套筒，所述彈簧通過所述彈簧套筒分別與所述上頂帽和所述包覆外殼連接。

優(yōu)選的，所述附加質量單元為對開式結構，所述附加質量單元的內弧面上設有弧形凸起，所述直線軸承上設有與所述弧形凸起相適配的弧形凹槽。

本發(fā)明所采用的技術方案帶來的有益技術效果是：

本發(fā)明在三明治夾層板內設置的共振子陣列使三明治夾層板在低頻下具有良好的隔聲性能，尤其是在其本身的低階固有頻率附近，并且具有成本低、控制系統(tǒng)簡單和可靠性高等優(yōu)點；

本發(fā)明的振子單元體積小，為全結構易拆卸設計，安裝更換簡便，對三明治夾層板本身結構的改造輕微，設計振子單元與三明治夾層板單個夾層板之間的質量比可達0.01，不會對三明治夾層板的輕質特性造成明顯影響；

本發(fā)明可對其中的每一個振子單元進行特異性設計，以實現在多個分離頻率上的吸振，且吸振頻帶可由增加同型振子單元數量同時在多個吸振頻帶上進行適當展寬；

振子單元陣列在夾層板內部為懸空設計，并未與上下面板同時接觸，避免了增加額外的振動噪聲傳遞路徑；

本發(fā)明是一種簡單、高效、輕質、可替換的被動吸振結構設計，通過該吸振結構，不僅可以對單一頻率的振動能量進行有效吸收，還可以同時針對多個頻率進行振動能量吸收，配合共振子陣列與粘彈性阻尼層的頻帶展寬作用，對抑制三明治夾層板類結構在低頻下的振動噪聲具有明顯的效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實施例的一種基于微型局域共振子陣列的三明治夾層板吸振結構與三明治夾層板的總裝圖；

圖2是本發(fā)明一實施例的一種基于微型局域共振子陣列的三明治夾層板吸振結構與振子單元的裝配示意圖；

圖3是本發(fā)明一實施例的一種基于微型局域共振子陣列的三明治夾層板吸振結構的振子單元的分解圖；

圖中，1-三明治夾層板；2-振子單元；3-安裝限位支架；4-圓形限位孔；5-粘彈性阻尼層；6-上頂帽；7-彈簧；8-包覆外殼；9-直線導軌；10-附加質量單元；11-直線軸承；12-墊片；13-緊固螺栓；14，15-彈簧套筒。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明的各實施方式進行詳細的闡述。

以下請綜合參考圖1至圖3，本發(fā)明公開了一種基于微型局域共振子陣列的三明治夾層板吸振結構，包括固定安裝在三明治夾層板1的內部的一對安裝限位支架3以及按照特定規(guī)律安裝在安裝限位支架3的共振子陣列；其中，一對安裝限位支架3平行設置，振子單元2陣列懸掛在一對安裝限位支架3之間，振子單元2用于吸收來自外部的低頻振動能量。安裝限位支架3的數量至少為一對，而不僅僅限于一對。振子單元2為特異性設計的，每個振子單元2的吸振頻帶可不同，可以通過調整振子單元2的陣列分布對整個結構的彈性波傳播帶隙位置(頻帶范圍)進行人工選擇，且振子單元2體積小，振子單元2與三明治夾層板1的單個夾層板之間的質量比可達0.01，不會對三明治夾層板1結構的輕質特性造成明顯影響。

在本實施例中，振子單元2包括直線導軌9、振動單元、上頂帽6和彈簧7，上頂帽6安裝在一對安裝限位支架3之間，直線導軌9的上端與上頂帽6可拆卸連接，振動單元套接在直線導軌9上并且與直線導軌9滑動連接,振動單元通過彈簧7與上頂帽6連接。在該設計中，振動單元套接在直線導軌9上，并且在直線導軌9上做上下振動。

在本實施例中，安裝限位支架3的橫截面為倒“T”型結構，倒“T”型結構的兩側的水平面分別用于振子單元2和安裝限位支架3的安裝與拆卸。一方面，振子單元2可以在一對安裝限位支架3之間滑動安裝；另一方面，每個安裝限位支架3的倒“T”型結構的兩側對稱的水平面便于螺栓將安裝限位支架3穩(wěn)固安裝在三明治夾層板1的內板表面上。

在本實施例中，振動單元包括直線軸承11和附加質量單元10，直線軸承11套接在直線導軌9上并且與直線導軌9滑動連接，附加質量單元10可拆卸套接在直線軸承11上，一包覆外殼8可拆卸包覆在附加質量單元10上，包覆外殼8通過彈簧7與上頂帽6連接。在該設計中，包覆外可兩側開槽，通過槽兩側法蘭邊上的螺孔與振動單元固定連接；另外一方面，振動單元為特異性設計，可以通過調整振動單元的質量及剛度對整個結構的彈性波傳播帶隙位置(頻帶范圍)進行人工選擇，在此帶隙范圍內的彈性波在通過該材料會發(fā)生非常明顯的衰減。

在本實施例中，上頂帽6內部設有內螺紋淺孔，直線導軌9的上端設有與內螺紋淺孔相適配的外螺紋，直線導軌9的上端旋入上頂帽6內部。

在本實施例中，振子單元2還包括粘彈性阻尼層5，粘彈性阻尼層5的下表面與上頂帽6的上表面粘結，粘彈性阻尼層5的上表面與三明治夾層板1的內表面完全接觸壓緊。粘彈性阻尼層5用于對振動能量進行耗散，進一步展寬吸振頻帶。

在本實施例中，安裝限位支架3在沿其豎直平面上設有圓形限位孔4，上頂帽6的兩側設有與圓形限位孔4的形狀相適配的半球形凸起；固定安裝時，上頂帽6的兩側的半球形凸起嵌入兩邊安裝限位支架3的圓形限位孔4中。

在本實施例中，直線導軌9上套設有一墊片12，墊片12位于直線導軌9的底座和振動單元之間。在該設計中，直線導軌9底部設置底座可以防止振動單元脫出直線導軌9，而墊片12可以起到很好的防護振動單元的效果，墊片12可以采用橡膠墊圈。

在本實施例中，上頂帽6和包覆外殼8均設有彈簧套筒(14,15)，彈簧7通過彈簧套筒(14,15)分別與上頂帽6和包覆外殼8連接。在該設計中，彈簧7分別嵌入上頂帽6和包覆外殼8的彈簧套筒(14,15)內，起到彈性連接的目的；另外一方面也體現了本發(fā)明的全結構易拆卸的設計思想。

在本實施例中，附加質量單元10為對開式結構，附加質量單元10的內弧面上設有弧形凸起，直線軸承11上設有與弧形凸起相適配的弧形凹槽。在該設計中，附加質量單元10閉合套接在直線軸承11上，通過弧形凸起嵌入弧形凹槽固定連接；附加質量單元10兩側設有法蘭邊，每個法蘭邊上均攻有一組(兩個)螺孔，在附加質量單元10閉合后，將包覆外殼8套入，通過緊固螺栓13將直線軸承11、附加質量單元10和包覆外殼8三者緊固。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。