本實用新型屬于振動噪聲控制和功能復(fù)合材料的交叉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聲學超材料懸置隔振結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

20世紀以來，隨著人們對交通設(shè)備乘坐舒適性、生產(chǎn)設(shè)備使用壽命等要求的不斷提高，懸置被廣泛應(yīng)用于汽車、列車、飛機、艦船、工程機械、機床等設(shè)備中。如在汽車中，最常用的懸置類型有發(fā)動機懸置與車身懸置，發(fā)動機是汽車主要的振動激勵源之一，良好的發(fā)動機懸置一方面可以衰減傳遞至車架的發(fā)動機振動能量，另一方面還可以起到保護發(fā)動機的作用；車身懸置可以隔離底盤振動向車身內(nèi)部的傳播，提升車內(nèi)乘坐舒適性。

工程中所使用的傳統(tǒng)懸置單元，根據(jù)其采用彈性元件的不同，可分為：金屬彈簧懸置、空氣彈簧懸置、液壓懸置、橡膠懸置等。無論何種具體類型，其工作原理均純立足于經(jīng)典振動理論的“質(zhì)量——彈簧——阻尼器”模型，并由于實際機械設(shè)備中質(zhì)量分布、空間布置以及運動關(guān)系存在諸多限制，制約了懸置單元有效作用的頻帶合理設(shè)置。具體體現(xiàn)為高、低頻頻帶隔振能力難以兼顧，同時難以實現(xiàn)對共振峰值的選擇性衰減，無法滿足用戶日益苛刻的聲振舒適性要求。由此可見，傳動懸置單元終將無法適應(yīng)機械設(shè)備的技術(shù)條件需求，突破傳統(tǒng)工作原理對其實施革新勢在必行。近年來，聲學超材料技術(shù)發(fā)展迅速，聲學超材料是指具有負等效質(zhì)量密度或負等效模量的人工亞波長結(jié)構(gòu)，由于其具有良好的低頻彈性波帶隙及導(dǎo)波特性，在低頻減振降噪方面具有廣泛的應(yīng)用前景，為新型懸置隔振結(jié)構(gòu)提供了一條可行路徑。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是解決上述問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計性好的聲學超材料懸置隔振結(jié)構(gòu)。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是：一種聲學超材料懸置隔振結(jié)構(gòu)，該懸置隔振結(jié)構(gòu)由彈性薄膜以及設(shè)置于彈性薄膜上下兩側(cè)的兩塊包裹層呈弓字形折疊而成，所述包裹層上設(shè)置有周期性的開口，每個開口處的彈性薄膜上設(shè)置有質(zhì)量塊。

優(yōu)選地，所述開口為圓形開口，所述圓形開口呈矩陣式排列。

優(yōu)選地，所述質(zhì)量塊嵌入至彈性薄膜內(nèi)。

優(yōu)選地，所述弓字形折疊的周期為一個或多個。

優(yōu)選地，所述包裹層由硅錳合金鋼或硅鉻合金鋼制成。

優(yōu)選地，所述包裹層由一層或多層材料組成。

優(yōu)選地，所述質(zhì)量塊由重金屬材料制成。

優(yōu)選地，所述重金屬材料為鐵、銅或鋼。

優(yōu)選地，所述彈性薄膜由彈粘性材料制成。

優(yōu)選地，所述彈粘性材料為丁腈橡膠、硅橡膠或復(fù)合橡膠。

本實用新型的有益效果是：本實用新型提供的聲學超材料懸置隔振結(jié)構(gòu)，其弓字形折疊板結(jié)構(gòu)可以滿足大范圍的懸置剛度設(shè)計需求，可應(yīng)用于汽車、列車、飛機、艦船、機床等多種設(shè)備；利用彈性薄膜與包裹層間的層間阻尼形成了多層強阻尼效果，可有效衰減振動能量。經(jīng)發(fā)明人測試，該懸置隔振結(jié)構(gòu)可在200Hz以內(nèi)形成較寬聲學禁帶，隔離低頻振動，此外也可針對工程需要，設(shè)計聲學禁帶的中心頻帶位置及禁帶寬度，靈活度高。整體而言，該懸置隔振結(jié)構(gòu)簡單設(shè)計性好，結(jié)構(gòu)，且所使用基礎(chǔ)材料皆為常規(guī)材料，易于批量化加工、生產(chǎn)，值得在業(yè)內(nèi)推廣。

附圖說明

圖1為本實用新型聲學超材料懸置隔振結(jié)構(gòu)局部剖視圖；

圖2為本實用新型聲學超材料懸置隔振結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型聲學超材料懸置隔振結(jié)構(gòu)板面結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記說明：1、包裹層；2、質(zhì)量塊；3、彈性薄膜。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步的說明：

如圖1-3所示，本實用新型聲學超材料懸置隔振結(jié)構(gòu)，包括彈性薄膜3、兩塊包裹層1以及若干個質(zhì)量塊2。兩塊包裹層1分別設(shè)置于彈性薄膜3的上下兩側(cè)。該懸置隔振結(jié)構(gòu)由彈性薄膜3以及設(shè)置于彈性薄膜3上下兩側(cè)的兩塊包裹層1呈弓字形折疊而成。包裹層1上設(shè)置有周期性的開口，質(zhì)量塊2設(shè)置于每個開口處的彈性薄膜3上。

值得說明的是，包裹層1上設(shè)置的周期性排列的開口，開口的形狀可以是圓形或多邊，開口的排列方式也可以根據(jù)實際需要確定。包裹層1可由韌性較強的材料制成，如硅錳合金鋼或硅鉻合金鋼，兩個包裹層1可采用相同材料制成，也可采用不同材料制成，進一步的，兩個包裹層1的厚度可一樣或不一樣，沒有特殊的限制。此外，包裹層1的層數(shù)不限于一層，也可根據(jù)工程實際需求采用多層材料構(gòu)成。質(zhì)量塊2的形狀可以是圓形、方形、三角形或不規(guī)則形狀，其由質(zhì)量密度較大的重金屬材料制成，如鐵、鋼或銅等金屬材料，厚度小于包裹層1。彈性薄膜3由粘彈性材料制成，如丁腈橡膠、硅橡膠或復(fù)合橡膠等材料。進一步的，彈性薄膜3和包裹層1的弓字形折疊的周期可以為一個或多個。為便于安裝，懸置隔振結(jié)構(gòu)的上/下表面可采用平板結(jié)構(gòu)，即位于頂層和底層表面的包裹層1不設(shè)置開口。

下面以具體實施例對本實用新型的結(jié)構(gòu)做進一步的說明，以進一步展示本實用新型的優(yōu)點：如圖2-3所示，在本實施例中，彈性薄膜3采用丁腈橡膠制成，厚度為1㎜。兩塊包裹層1均采用硅錳合金鋼，厚度均為1㎜，固定粘接于彈性薄膜3上下兩側(cè)。除最上層和最下層表面外，包裹層1的每一層均開設(shè)16個圓形開口，圓形開口直徑8㎜，呈陣列式排列。質(zhì)量塊2為圓形鐵塊，厚度2㎜，直徑6㎜，嵌入圓形開口處的彈性薄膜3內(nèi)。上下包裹層1、彈性薄膜3以及質(zhì)量塊2組成的板面按照弓字形折疊排列，形成8個平面，構(gòu)成如圖2所示的聲學超材料懸置隔振結(jié)構(gòu)。該懸置結(jié)構(gòu)在20～60Hz內(nèi)的振動傳遞函數(shù)低于30dB，能夠有效隔絕和衰減該頻段內(nèi)的振動與噪聲，形成聲學禁帶效果。

在實際應(yīng)用中，可根據(jù)工程需求，在本實用新型的禁帶頻率及帶寬、懸置隔振結(jié)構(gòu)的整體剛度、振動衰減力度等方面進行調(diào)整設(shè)計，以達到按需生產(chǎn)的目的。

本實用新型提供的聲學超材料懸置隔振結(jié)構(gòu)，用以替代傳統(tǒng)懸置結(jié)構(gòu)，兼具多層阻尼減振及聲學超材料隔振功能，具有低頻振動衰減能力強、易于實現(xiàn)選頻衰減等突出優(yōu)點；其弓字形折疊板結(jié)構(gòu)可以滿足大范圍的懸置剛度設(shè)計需求,且無高頻硬化問題。該結(jié)構(gòu)可用于汽車、船艦等設(shè)備中低頻振動與噪聲的降低、隔離及控制。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本實用新型的原理，應(yīng)被理解為本實用新型的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本實用新型公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本實用新型實質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本實用新型的保護范圍內(nèi)。