本發(fā)明涉及減振結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，特別是涉及一種輕質(zhì)多向低頻寬帶蜂窩夾層減振結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、輕質(zhì)夾芯結(jié)構(gòu)具有高比剛度與比強度等優(yōu)勢。然而，由于受到質(zhì)量定律的制約，輕質(zhì)材料的低頻聲振性能普遍較差。超構(gòu)材料/結(jié)構(gòu)是通過對亞波長尺寸的人工微結(jié)構(gòu)進行精細設計，使整體結(jié)構(gòu)獲得優(yōu)異的動態(tài)性能，進而對低頻振動產(chǎn)生良好的抑制效果。通過將輕質(zhì)夾芯結(jié)構(gòu)與人工微結(jié)構(gòu)相組合，可構(gòu)造多功能一體的超結(jié)構(gòu)，在輕質(zhì)高效減振降噪領(lǐng)域具有重要應用前景。

2、經(jīng)檢索，發(fā)現(xiàn)如下相關(guān)中國專利文獻。

3、專利文獻a：一種聲子晶體負泊松比蜂窩隔振抗沖擊裝置，申請?zhí)?01710042535.9，公開號cn106907418a。

4、該專利文獻針對負泊松比蜂窩結(jié)構(gòu)，首先將鉛塊嵌入橡膠塊中形成一個整體，進而將橡膠塊匹配嵌入在負泊松比蜂窩芯的胞元結(jié)構(gòu)中，從而構(gòu)造聲子晶體負泊松比蜂窩結(jié)構(gòu)，同時實現(xiàn)了減振、抗沖擊以及承載性等多項使用和設計指標。該技術(shù)中負泊松比蜂窩芯體的加工及裝配困難，且存在著安裝不便和穩(wěn)定性不足的問題。

5、專利文獻b：一種集振動抑制和輕質(zhì)高強為一體的蜂窩結(jié)構(gòu)板及其制備方法，申請?zhí)?02110024815.3，公開號cn112874066a。

6、該專利文獻針對格柵夾芯結(jié)構(gòu)，通過激光切割鋁合金板制備包含若干“球拍”形單元結(jié)構(gòu)的局域共振型中間振子層，進而將雙層格柵結(jié)構(gòu)、中間振子層以及上下面板膠接組裝，從而得到多功能四邊形蜂窩結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了振動抑制與輕質(zhì)超強性能的兼顧。該技術(shù)僅針對主承載方向上的振動，然而在現(xiàn)實環(huán)境中往往存在多種振動方向共存的情況，因此，該設計方法在面對多極化振動時功能會受到嚴重影響。

7、此外，上述兩種結(jié)構(gòu)在設計制備完畢之后難以根據(jù)實際工況和環(huán)境對減振頻段和方向做出主動調(diào)控，同時，夾芯結(jié)構(gòu)內(nèi)部空間未被局域共振單元充分利用，存在著空間利用率不足和吸振質(zhì)量占比過低的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對以上不足，提供一種輕質(zhì)多向低頻寬帶蜂窩夾層減振結(jié)構(gòu)。

2、為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種輕質(zhì)多向低頻寬帶蜂窩夾層減振結(jié)構(gòu)，包括上面板、下面板和隔振功能結(jié)構(gòu)，上面板和下面板相互平行且分別固定在隔振功能結(jié)構(gòu)上下表面；

4、所述隔振功能結(jié)構(gòu)包括蜂窩芯層與局域共振單元，蜂窩芯層由蜂窩芯體周期排列所組成，所述蜂窩芯體為多塊矩形板圍成的空心正六棱柱形結(jié)構(gòu)；

5、每個蜂窩芯體內(nèi)可拆卸設置有局域共振單元，局域共振單元由底座、支架、質(zhì)量塊和彈簧片組成，所述底座固定在下面板上，支架固定在底座上且與底座和蜂窩芯體的軸線重合，支架上由上到下設置有多個垂直排列的可拆卸彈簧片，所述彈簧片另一端固定有質(zhì)量塊，每組彈簧片和質(zhì)量塊形成彈簧片-質(zhì)量塊諧振系統(tǒng)。

6、進一步的，所述上面板與蜂窩芯層通過螺栓可拆卸連接。

7、進一步的，所述下面板和蜂窩芯層整體通過高速精雕機床銑削加工一次成型制備得到。

8、進一步的，所述支架為矩形柱狀且四個側(cè)面上位于不同高度處均設置有十字型的方槽，所述彈簧片能通過繞軸線轉(zhuǎn)動插入方槽的水平槽或豎直槽中，通過改變彈簧片的安裝面與嵌入方式能調(diào)整彈簧片彎曲振動的方向，進而實現(xiàn)三組彈簧片-質(zhì)量塊諧振系統(tǒng)模態(tài)方向的獨立調(diào)控與組合。

9、進一步的，所述質(zhì)量塊為立方體形，彈簧片穿過質(zhì)量塊的重心。

10、進一步的，支架與底座上的圓孔過盈配合，底座與下面板膠接，用于將局域共振單元集成到蜂窩芯層的內(nèi)部空腔中。

11、進一步的，所述方槽與彈簧片過盈配合且彈簧片插入方槽的深度可調(diào)節(jié)，通過改變彈簧片的嵌入深度能調(diào)節(jié)彈簧片彎曲振動的頻率。

12、進一步的，所述底座為正六棱柱結(jié)構(gòu)且尺寸小于蜂窩芯體內(nèi)部空腔的尺寸。

13、進一步的，所述局域共振單元的彈簧片通過線切割加工錳鋼板得到。

14、本發(fā)明采用以上技術(shù)方案后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

15、1、本發(fā)明選用輕質(zhì)夾芯結(jié)構(gòu)為基體，在其內(nèi)部空腔中集成局域共振單元，構(gòu)造低頻寬帶減振結(jié)構(gòu)，通過基體與局域共振單元性能的獨立設計和調(diào)控組合，可同時實現(xiàn)輕質(zhì)超強特性與振動抑制功能。

16、2、本發(fā)明選用線切割加工錳鋼板來制備超薄彈簧片，顯著降低了彈簧片的彎曲剛度。此外，錳鋼材料具有較好的彈性和強度，將彈簧片一端與高密度質(zhì)量塊組合，可構(gòu)造低頻諧振系統(tǒng)，易于實現(xiàn)低頻減振。

17、3、本發(fā)明在局域共振單元的支架上，共可配置三組彈簧-質(zhì)量諧振系統(tǒng)，顯著增加了吸振質(zhì)量占比和空間利用率，有效拓寬了吸振頻帶。

18、4、本發(fā)明通過改變彈簧片的安裝表面和嵌入支架方槽的方式來調(diào)控減振方向，操作方便，且可同時實現(xiàn)多個方向上的振動抑制。

19、5、本發(fā)明中彈簧片與支架方槽采用過盈配合，通過調(diào)整彈簧片嵌入方槽的深度來改變其剛度特性，易于調(diào)控彈簧片-質(zhì)量塊諧振系統(tǒng)的模態(tài)頻率，無需配置額外零件。

20、綜上所述，本發(fā)明所設計的輕質(zhì)多向低頻寬帶蜂窩夾層減振結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)緊湊、吸振質(zhì)量占比大，具備低頻寬帶減振性能，同時易于調(diào)節(jié)減振頻段和方向，提供了一種多功能減振結(jié)構(gòu)的設計方案。

21、下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

技術(shù)特征：

1.一種輕質(zhì)多向低頻寬帶蜂窩夾層減振結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括上面板、下面板和隔振功能結(jié)構(gòu)，上面板和下面板相互平行且分別固定在隔振功能結(jié)構(gòu)上下表面；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)多向低頻寬帶蜂窩夾層減振結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述上面板與蜂窩芯層通過螺栓可拆卸連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)多向低頻寬帶蜂窩夾層減振結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述下面板和蜂窩芯層整體通過高速精雕機床銑削加工一次成型制備得到。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)多向低頻寬帶蜂窩夾層減振結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述支架為矩形柱狀且四個側(cè)面上位于不同高度處均設置有十字型的方槽，所述彈簧片能通過繞軸線轉(zhuǎn)動插入方槽的水平槽或豎直槽中，通過改變彈簧片的安裝面與嵌入方式能調(diào)整彈簧片彎曲振動的方向，進而實現(xiàn)三組彈簧片-質(zhì)量塊諧振系統(tǒng)模態(tài)方向的獨立調(diào)控與組合。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)多向低頻寬帶蜂窩夾層減振結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述質(zhì)量塊為立方體形，彈簧片穿過質(zhì)量塊的重心。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)多向低頻寬帶蜂窩夾層減振結(jié)構(gòu)，其特征在于，支架與底座上的圓孔過盈配合，底座與下面板膠接，用于將局域共振單元集成到蜂窩芯層的內(nèi)部空腔中。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)多向低頻寬帶蜂窩夾層減振結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述方槽與彈簧片過盈配合且彈簧片插入方槽的深度可調(diào)節(jié)，通過改變彈簧片的嵌入深度能調(diào)節(jié)彈簧片彎曲振動的頻率。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)多向低頻寬帶蜂窩夾層減振結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述底座為正六棱柱結(jié)構(gòu)且尺寸小于蜂窩芯體內(nèi)部空腔的尺寸。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)多向低頻寬帶蜂窩夾層減振結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述局域共振單元的彈簧片通過線切割加工錳鋼板得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)多向低頻寬帶蜂窩夾層減振結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)以點陣夾芯結(jié)構(gòu)為基體，并在其內(nèi)部空腔中集成局域共振單元，通過基體與局域共振單元性能的獨立設計和調(diào)控組合，可同時實現(xiàn)輕質(zhì)超強特性與振動抑制功能。本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)包括上面板、下面板和隔振功能結(jié)構(gòu)。隔振功能結(jié)構(gòu)是由蜂窩芯層與局域共振單元組合而成，局域共振單元的主體是三組彈簧片?質(zhì)量塊諧振系統(tǒng)，通過調(diào)整彈簧片的安裝方式可改變諧振系統(tǒng)的模態(tài)頻率與方向。本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)兼具輕質(zhì)超強屬性與低頻寬帶減振性能，同時易于調(diào)節(jié)減振頻段與方向，適用于輕量化要求下的多向低頻寬帶與多線譜振動控制場景。

技術(shù)研發(fā)人員：徐偉,張英杰,付俊強,尹禮航,張圣武,邱元燃
受保護的技術(shù)使用者：中國人民解放軍海軍工程大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21