[发明专利]一种低频减振超材料复合阻尼板

说明书

技术领域

本发明属于振动噪声控制和功能复合材料的交叉领域，具体涉及一种低频减振超材料复合阻尼板结构。

背景技术

低频振动和噪声问题在汽车、列车、飞机、舰船等设备中普遍存在，由于低频振动和噪声能力衰减缓慢，穿透力强，难以对其实施阻碍和控制，严重制约了这些设备性能发挥及乘坐舒适性，甚至直接影响到设备操作及乘坐人员的身体健康与生命安全。

在实际工程中，常使用隔声材料及阻尼材料来降低低频振动与噪声。但是，传统的隔声材料在隔离声波和振动时，一般需要隔声材料部件的厚度尺寸与声波波长相匹配，例如，如果要隔离100Hz以下的声波，就需要厚度超过1m的隔声材料，这在汽车、列车、飞机等内部空间紧凑的设备中，显然是不现实的；虽然阻尼材料对低频振动与噪声有一定的消减作用，但随着轻量化、经济性等要求的不断增强，对阻尼材料的质量限制也越来越严格，传统阻尼材料并不能满足低频减振降噪的需求；因此迫切需要开发新的低频减振降噪材料。

近年来，美国海军研究试验所、欧洲信息社会技术研究委员会、中国国家自然基金等对声学超材料的理论及应用研究进行了大力支持。声学超材料是指具有负等效质量密度或者负等效模量的人工亚波长结构，2000年，刘正猷等把普通声子晶体带隙频率降低了两个数量级，突破了布拉格散射的限值，实现了小尺寸控制大波长的目的，这为低频研究开辟了新的道路和方法。他们通过低频处引入局部共振单元，实现等效负质量密度。在低频处，就会出现运动失谐现象，同时由于振子运动能吸收声波所传递的能量而在低频处产生禁带。因此，要对低频振动与噪声进行隔离，声学超材料是一种非常好的选择。

综上所述，对于1000Hz以下尤其是200Hz以内频段的低频隔振问题，现有阻尼板，要么达不到低频减、隔振的要求；要么结构过于笨重，空间条件或成本不允许；要么只对单一频率或者较窄的频带有效；因此，一种具有宽频带、满足低频减、隔振要求的新型阻尼板是迫切需求的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种低频减振超材料复合阻尼板结构。

本发明的技术方案：一种低频减振超材料复合阻尼板，其特征在于，包括板体，所述板体是由第一上复合层、中间层和第一下复合层构成，所述第一上复合层和第一下复合层均为纤维复合材料层，所述中间层为粘弹性薄膜阻尼层，所述第一上复合层与中间层之间以及第一下复合层与中间层之间均通过粘流态阻尼胶料粘接；在所述板体上开设有孔阵列，在每一个孔中分别安装有一个质量片，所述的质量片嵌入在所述粘弹性薄膜阻尼层上。

优化地，所述粘弹性薄膜阻尼层由丁腈橡胶、硅橡胶或复合橡胶材料制成。

优化地，所述纤维复合材料层的厚度为0.1~2mm。

优化地，所述粘弹性薄膜阻尼层的厚度为0.1~2mm。

优化地，所述第一上复合层和第一下复合层均是由至少2层纤维复合材料层重叠制得。

优化地，所述的质量片采用大密度金属材料制得。

优化地，所述质量片为圆形，所述质量片的厚度小于板体的厚度。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1.本发明可在1000Hz以下甚至200Hz以内形成较宽声学禁带，隔离低频振动和噪声；

2.本发明可针对工程需要，设计声学禁带的中心频带位置及禁带宽度；

3.本发明利用纤维复合材料层间及纤维复合材料层与粘弹性薄膜间的层间阻尼形成了多层强阻尼效果，可有效减小振动与噪声；

4.本复合阻尼板总厚度可小于5mm，较为轻薄，平面尺寸可灵活设计，敷设方式与传统产品相近，在汽车、列车、飞机、舰船等设备中易于布置；

5.本发明设计简单，所使用基础材料皆为常规材料，易于批量化加工、生产。

附图说明

图1为本发明低频减振超材料复合阻尼板的整体结构示意图。

图2为本发明低频减振超材料复合阻尼板上一个晶胞（又称质量片单元）的结构示意图。

图3为本发明低频减振超材料复合阻尼板上一个晶胞（又称质量片单元）的半剖立体图。

图4为本发明低频减振超材料复合阻尼板上一个晶胞（又称质量片单元）的半剖剖面图。

图中，1—质量片，2—第一下复合层，3—第二下复合层，4—中间层，5—第一上复合层，6—第二上复合层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。