本發(fā)明屬于聲子晶體減振，涉及一種軸向折疊機(jī)構(gòu)和帶隙可調(diào)的聲子晶體減振裝置。

背景技術(shù)：

1、聲子晶體的性能高度依賴于其精細(xì)的周期性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這通常要求設(shè)計(jì)者具備深厚的材料科學(xué)、固體力學(xué)以及聲學(xué)等多學(xué)科交叉知識(shí)。為了獲得理想的帶隙特性，設(shè)計(jì)者需要精確控制晶格常數(shù)、散射體形狀、排列方式以及填充率等多個(gè)參數(shù)。這些參數(shù)的微小變化都可能對(duì)帶隙的寬度、位置和形狀產(chǎn)生顯著影響，因此，設(shè)計(jì)過(guò)程往往需要進(jìn)行大量的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，以確保設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和有效性。此外，為了滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景下的特定需求，聲子晶體的結(jié)構(gòu)還需具備足夠的靈活性和可調(diào)整性，這無(wú)疑進(jìn)一步增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和難度。

2、盡管帶隙可調(diào)的聲子晶體在減振降噪領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力和應(yīng)用前景，但其當(dāng)前的發(fā)展仍面臨一些挑戰(zhàn)，其中最為顯著的是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和帶隙調(diào)節(jié)的操作難度。這些問(wèn)題不僅限制了聲子晶體在實(shí)際應(yīng)用中的廣泛推廣，也對(duì)其性能的優(yōu)化和定制化設(shè)計(jì)提出了更高要求。帶隙可調(diào)的聲子晶體雖然理論上能夠通過(guò)改變結(jié)構(gòu)參數(shù)或材料屬性來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整帶隙，但在實(shí)際操作中卻面臨諸多挑戰(zhàn)。一方面，對(duì)于已經(jīng)制造完成的聲子晶體結(jié)構(gòu)，直接改變其物理尺寸或形狀往往是不切實(shí)際的，這不僅需要高精度的加工技術(shù)，還可能對(duì)結(jié)構(gòu)本身造成不可逆的損害。另一方面，通過(guò)改變材料屬性來(lái)調(diào)節(jié)帶隙，如利用溫度、壓力或電場(chǎng)等外部刺激來(lái)改變材料的彈性模量或密度，雖然理論上可行，但在實(shí)際應(yīng)用中卻需要復(fù)雜的控制系統(tǒng)和精確的調(diào)控策略，以確保調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。此外，這些外部刺激還可能對(duì)聲子晶體的其他性能產(chǎn)生影響，如熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度等，從而限制了其應(yīng)用范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中聲子晶體普遍存在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，在調(diào)節(jié)帶隙時(shí)操作難度較大的的技術(shù)問(wèn)題，提供一種軸向折疊機(jī)構(gòu)和帶隙可調(diào)的聲子晶體減振裝置。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種軸向折疊機(jī)構(gòu)，包括若干塊折疊板和將每塊折疊板連接在一起的若干個(gè)合頁(yè)和球鉸；所述若干塊折疊板以三浦折紙堆疊結(jié)構(gòu)組裝，相鄰兩塊折疊板的鄰邊之間通過(guò)合頁(yè)連接，相鄰三塊折疊板的接觸點(diǎn)處通過(guò)球鉸連接；位于軸向折紙機(jī)構(gòu)兩端的折疊板上均設(shè)置有折疊板電磁鐵，兩塊所述折疊板電磁鐵均連接有電源。

4、進(jìn)一步的改進(jìn)在于：

5、所述折疊板電磁鐵連接的電源為直流電源。

6、所述折疊板的材料為塑料。

7、第二方面，本發(fā)明提供一種使用上述軸向折疊機(jī)構(gòu)的帶隙可調(diào)的聲子晶體減振裝置，包括若干個(gè)套管，所述若干個(gè)套管用于規(guī)律間隔套在管狀目標(biāo)結(jié)構(gòu)上；所述兩個(gè)套管之間繞套管軸向設(shè)置有若干個(gè)軸向折疊機(jī)構(gòu)；所述套管與所述管狀目標(biāo)結(jié)構(gòu)均為間隙配合。

8、進(jìn)一步的改進(jìn)在于：

9、所述套管包括一側(cè)由合葉連接的兩個(gè)半圓環(huán)結(jié)構(gòu)，兩個(gè)半圓環(huán)結(jié)構(gòu)的另一側(cè)配合面上均設(shè)置有電磁鐵；所述兩個(gè)電磁鐵分別連接有電源。

10、所述電磁鐵連接的電源為直流電源。

11、所述套管的外側(cè)角度小于360°。

12、所述兩個(gè)套管之間繞套管的軸線設(shè)置的若干個(gè)軸向折疊機(jī)構(gòu)為一組軸向折疊機(jī)構(gòu)；所述一組軸向折疊機(jī)構(gòu)至少包括兩個(gè)軸向折疊機(jī)構(gòu)并且繞套管的軸線均勻設(shè)置，所述一組軸向折疊機(jī)構(gòu)中位于同一端的折疊板電磁鐵串聯(lián)后與同一電源連接。

13、所述一組軸向折疊機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)軸向折疊機(jī)構(gòu)并且繞套管的軸線對(duì)稱設(shè)置。

14、所述兩個(gè)套管之間沿軸線設(shè)置至少一組軸向折疊機(jī)構(gòu)。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

16、本發(fā)明公開(kāi)了一種軸向折疊機(jī)構(gòu)，若干塊折疊板以三浦折紙堆疊結(jié)構(gòu)組裝，相鄰兩塊折疊板的鄰邊之間通過(guò)合頁(yè)連接，相鄰三塊折疊板的接觸點(diǎn)處通過(guò)球鉸連接，位于軸向折疊機(jī)構(gòu)兩端的折疊板上均設(shè)置有折疊板電磁鐵，兩塊折疊板電磁鐵均連接有電源，使用時(shí)，對(duì)軸向折疊機(jī)構(gòu)上的折疊板電磁鐵通電，使軸向折疊機(jī)構(gòu)兩端的折疊板電磁鐵產(chǎn)生磁力，從而使同一軸向折疊機(jī)構(gòu)上的兩塊折疊板電磁鐵相互吸引或排斥，從而使軸向折疊機(jī)構(gòu)發(fā)生伸縮，可通過(guò)改變通入電流的大小和方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)軸向折疊機(jī)構(gòu)之間距離的自由調(diào)節(jié)。三浦折紙堆疊結(jié)構(gòu)可以形成菱形、三角形、風(fēng)車(chē)形、平行四邊形等多種結(jié)構(gòu)，使得結(jié)構(gòu)在展開(kāi)和收攏時(shí)能夠保持一定的剛性和穩(wěn)定性。

17、本發(fā)明公開(kāi)了一種使用上述軸向折疊機(jī)構(gòu)的帶隙可調(diào)的聲子晶體減振裝置，包括若干個(gè)套管，若干個(gè)套管用于規(guī)律間隔套在管狀目標(biāo)結(jié)構(gòu)上，兩個(gè)套管之間繞套管軸向設(shè)置有若干個(gè)軸向折疊機(jī)構(gòu)，套管與管狀目標(biāo)結(jié)構(gòu)均為間隙配合，使用時(shí)，對(duì)軸向折疊機(jī)構(gòu)上的折疊板電磁鐵通電，使軸向折疊機(jī)構(gòu)兩端的折疊板電磁鐵產(chǎn)生磁力，從而使同一軸向折疊機(jī)構(gòu)上的兩塊折疊板電磁鐵相互吸引或排斥，從而使軸向折疊機(jī)構(gòu)發(fā)生伸縮，可通過(guò)改變通入電流的大小和方向，進(jìn)而改變套管的間距，可通過(guò)改變通入電流的大小和方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)套管間距的自由調(diào)節(jié)。確定好套管單元之間的間距后，加強(qiáng)對(duì)套管上的電磁鐵中的電流輸入，使套管上兩塊電磁鐵的相吸的磁場(chǎng)力增強(qiáng)，從而使套管完全鎖緊，進(jìn)而加強(qiáng)套管與管狀目標(biāo)結(jié)構(gòu)之間的接觸剛度，在套管覆蓋段內(nèi)，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)彎曲剛度的階躍提升；如此，通過(guò)在管狀目標(biāo)結(jié)構(gòu)上等間距地安裝減振單元序列，將原管狀目標(biāo)結(jié)構(gòu)改造為聲子晶體結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生彎曲波帶隙，阻止彎曲波在管狀目標(biāo)結(jié)構(gòu)內(nèi)傳播，以達(dá)到減振效果，軸向折疊機(jī)構(gòu)的引入可以通過(guò)遠(yuǎn)程、可逆的電磁驅(qū)動(dòng)改變套管的安裝間距，從而達(dá)到帶隙可調(diào)的效果。本發(fā)明便于設(shè)計(jì)制造，可以通過(guò)遠(yuǎn)程、可逆的電磁驅(qū)動(dòng)改變聲子晶體減振單元的安裝間距，從而達(dá)到帶隙可調(diào)的效果，操作簡(jiǎn)便。

18、進(jìn)一步地，兩個(gè)套管之間繞套管的軸線設(shè)置的若干個(gè)軸向折疊機(jī)構(gòu)為一組軸向折疊機(jī)構(gòu)，一組軸向折疊機(jī)構(gòu)至少包括兩個(gè)軸向折疊機(jī)構(gòu)并且繞套管的軸線均勻設(shè)置，一組軸向折疊機(jī)構(gòu)中位于同一端的折疊板電磁鐵串聯(lián)后與同一電源連接，保證同一側(cè)的折疊板電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)力大小和方向相同，實(shí)現(xiàn)套管在軸向的協(xié)調(diào)移動(dòng)。

19、進(jìn)一步地，兩個(gè)套管之間沿軸線設(shè)置至少一組軸向折疊機(jī)構(gòu)，也可通過(guò)在軸向安裝多組軸向折疊機(jī)構(gòu)單元，增大套管安裝間距的范圍，從而增大彎曲波帶隙頻率的調(diào)節(jié)范圍，實(shí)現(xiàn)更廣范圍目標(biāo)頻率的減振。

技術(shù)特征：

1.一種軸向折疊機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括若干塊折疊板（3）和將每塊折疊板（3）連接在一起的若干個(gè)合頁(yè)（31）和球鉸（5）；所述若干塊折疊板（3）以三浦折紙堆疊結(jié)構(gòu)組裝，相鄰兩塊折疊板（3）的鄰邊之間通過(guò)合頁(yè)（31）連接，相鄰三塊折疊板（3）的接觸點(diǎn)處通過(guò)球鉸（5）連接；位于軸向折紙機(jī)構(gòu)兩端的折疊板（3）上均設(shè)置有折疊板電磁鐵，兩塊所述折疊板電磁鐵均連接有電源。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向折疊機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述折疊板電磁鐵連接的電源為直流電源。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向折疊機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述折疊板（3）的材料為塑料。

4.一種使用權(quán)利要求1-3所述軸向折疊機(jī)構(gòu)的帶隙可調(diào)的聲子晶體減振裝置，其特征在于，包括若干個(gè)套管（1），所述若干個(gè)套管（1）用于規(guī)律間隔套在管狀目標(biāo)結(jié)構(gòu)（2）上；所述兩個(gè)套管（1）之間繞套管（1）軸向設(shè)置有若干個(gè)軸向折疊機(jī)構(gòu)；所述套管（1）與所述管狀目標(biāo)結(jié)構(gòu)（2）均為間隙配合。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶隙可調(diào)的聲子晶體減振裝置，其特征在于，所述套管（1）包括一側(cè)由合葉（31）連接的兩個(gè)半圓環(huán)結(jié)構(gòu)，兩個(gè)半圓環(huán)結(jié)構(gòu)的另一側(cè)配合面上均設(shè)置有電磁鐵（4）；所述兩個(gè)電磁鐵（4）分別連接有電源。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶隙可調(diào)的聲子晶體減振裝置，其特征在于，所述電磁鐵（4）連接的電源為直流電源。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶隙可調(diào)的聲子晶體減振裝置，其特征在于，所述套管（1）的外側(cè)角度小于360°。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶隙可調(diào)的聲子晶體減振裝置，其特征在于，所述兩個(gè)套管（1）之間繞套管（1）的軸線設(shè)置的若干個(gè)軸向折疊機(jī)構(gòu)為一組軸向折疊機(jī)構(gòu)；所述一組軸向折疊機(jī)構(gòu)至少包括兩個(gè)軸向折疊機(jī)構(gòu)并且繞套管（1）的軸線均勻設(shè)置，所述一組軸向折疊機(jī)構(gòu)中位于同一端的折疊板電磁鐵串聯(lián)后與同一電源連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的帶隙可調(diào)的聲子晶體減振裝置，其特征在于，所述一組軸向折疊機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)軸向折疊機(jī)構(gòu)并且繞套管（1）的軸線對(duì)稱設(shè)置。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的帶隙可調(diào)的聲子晶體減振裝置，其特征在于，所述兩個(gè)套管（1）之間沿軸線設(shè)置至少一組軸向折疊機(jī)構(gòu)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種軸向折疊機(jī)構(gòu)和帶隙可調(diào)的聲子晶體減振裝置，屬于聲子晶體減振技術(shù)領(lǐng)域。軸向折疊機(jī)構(gòu)包括若干塊折疊板和將每塊折疊板連接在一起的若干個(gè)合頁(yè)和球鉸；若干塊折疊板以三浦折紙堆疊結(jié)構(gòu)組裝，相鄰兩塊折疊板的鄰邊之間通過(guò)合頁(yè)連接，相鄰三塊折疊板的接觸點(diǎn)處通過(guò)球鉸連接；位于軸向折紙機(jī)構(gòu)兩端的折疊板上均設(shè)置有折疊板電磁鐵，兩塊所述折疊板電磁鐵均連接有電源。帶隙可調(diào)的聲子晶體減振裝置包括若干個(gè)套管，若干個(gè)套管用于規(guī)律間隔套在管狀目標(biāo)結(jié)構(gòu)上；兩個(gè)套管之間繞套管軸向設(shè)置有若干個(gè)軸向折疊機(jī)構(gòu)。本發(fā)明便于設(shè)計(jì)制造，可以通過(guò)遠(yuǎn)程、可逆的電磁驅(qū)動(dòng)改變聲子晶體減振單元的安裝間距，從而達(dá)到帶隙可調(diào)的效果，操作簡(jiǎn)便。

技術(shù)研發(fā)人員：耿謙,趙廣藝,王夢(mèng)陽(yáng),徐凱,楊雄偉,李躍明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安建筑科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2