[发明专利]抑制多波段低频弯曲振动的声子晶体

说明书

本发明提供了一种抑制多波段低频弯曲振动的声子晶体，包括：基板、多个复合弹性单元，所述复合弹性单元按照二维晶格周期排列在基板上，其中，所述复合弹性单元包括至少两个叠加的不同材料层，所述材料层包括：金属层和弹性材料层。从而使得该声子晶体能够实现在纵向的局域共振模式，实现多波段的弯曲振动带隙，解决多波段低频弯曲振动的抑制问题。经验证，本发明中的该声子晶体在带隙范围内，弯曲振动衰减效果良好。

技术领域

本发明涉及声子晶体技术领域，具体地，涉及抑制多波段低频弯曲振动的声子晶体。

背景技术

声子晶体是具有弹性波禁带特性的周期复合结构，在其禁带对应频率范围内，弹性波的传播受到抑制，振动能量得到有效的衰减。弯曲振动是工程中常见的结构振动方式，低频弯曲振动的抑制是工程应用中的重要问题。

但是，弯曲振动的抑制往往要求结构具有较大的厚度或在厚度方向具有周期性。局域共振声子晶体虽然具有低频带隙，但其带隙集中在一段很窄的频率范围，难以同时在多波段取得良好的抑制效果。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种抑制多波段低频弯曲振动的声子晶体。

根据本发明提供的一种抑制多波段低频弯曲振动的声子晶体，包括：基板、多个复合弹性单元，所述复合弹性单元按照二维晶格周期排列在基板上，其中，所述复合弹性单元包括至少两个叠加的不同材料层，所述材料层包括：金属层和弹性材料层。

可选地，所述复合弹性单元与基板接触连接的材料层为弹性材料层，所述弹性材料层与所述金属层交替叠加，以构成所述复合弹性单元，且所述复合弹性单元远离基板的最顶层材料层为金属层。

可选地，所述复合弹性单元的材料层的层数包括：2层、4层、6层。

可选地，所述材料层的横截面的形状包括：圆形、椭圆形、矩形、菱形、三角形、六边形中的任一种。

可选地，所述二维晶格的形状包括：长方形、正方形、六边形。

可选地，所述金属层的材料为合金。

可选地，所述弹性材料层的材料为硅橡胶。

可选地，所述基板的材料为铝。

可选地，所述声子晶体的晶格常数a为0.01m，基板厚度为0.1a～0.3a；所述复合弹性单元的总体厚度为0.05～0.3a；

当所述复合弹性单元的横截面为圆形时，金属层的半径为0.1a～0.4a。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提供的抑制多波段低频弯曲振动的声子晶体，通过在基板上设置多个复合弹性单元，所述复合弹性单元按照二维晶格周期排列在基板上，其中，所述复合弹性单元包括至少两个叠加的不同材料层，所述材料层包括：金属层和弹性材料层。从而使得该声子晶体能够实现在纵向的局域共振模式，实现多波段的弯曲振动带隙，解决多波段低频弯曲振动的抑制问题。经验证，本发明中的该声子晶体在带隙范围内，弯曲振动衰减效果良好。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例一提供的抑制多波段低频弯曲振动的声子晶体的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的抑制多波段低频弯曲振动的声子晶体的结构示意图；

图3为按照正方形形状的二维晶格周期排列的声子晶体的结构示意图；

图4为复合弹性单元的材料层数量为4层时声子晶体的能带结构图；

图5为声子晶体对应的弯曲振动频率响应图。