[发明专利]一种弹性波汇聚装置及其用途

权利要求书

1.一种应用于低频弹性波的弹性波汇聚装置，其特征在于，所述弹性波汇聚装置具有空心圆柱体形状；并且，所述弹性波汇聚装置由非均匀横观各向同性材料制成，其轴向的任一横截面由多个微元组成，将所述多个微元中每一个微元等效为均匀材料，则该每一个微元的材料参数满足以下条件：(1)所有微元的等效密度均相等：(2)所有微元的面内等效泊松比均相等，且该面内等效泊松比趋近于1；(3)每一个微元的面内等效剪切模量与该微元的中心点距该横截面的圆心的距离的平方成正比例关系，其中所述面内指横观各向同性面内；以使得在使用时，从所述弹性波汇聚装置的外圆环表面以任意角度传入的弹性波，将沿着所述弹性波汇聚装置的内部传输并汇聚到所述弹性波汇聚装置的内圆环表面，以实现对所述弹性波的吸收；

所述弹性波汇聚装置的中心空洞处设置有能量收集装置，用于储存汇聚至所述弹性波汇聚装置的内圆环表面的弹性波的能量；

或者，

所述弹性波汇聚装置的中心空洞处设置有能量耗散材料，用于消耗掉汇聚至所述弹性波汇聚装置的内圆环表面的弹性波的能量；

或者，

所述弹性波汇聚装置的外圆环与内圆环之间的表面形成弯曲的弧度，使得从所述弹性波汇聚装置的外圆环表面传入的弹性波在汇聚到所述弹性波汇聚装置的内圆环表面的同时改变自身的传播方向，以将所述弹性波引导向该弯曲的方向。

2.根据权利要求1所述的应用于低频弹性波的弹性波汇聚装置，其特征在于，每一个微元的面内等效泊松比在0.9-1范围内。

3.根据权利要求1或2所述的应用于低频弹性波的弹性波汇聚装置，其特征在于，所述微元为六边形蜂窝单元。

4.根据权利要求3所述的应用于低频弹性波的弹性波汇聚装置，其特征在于，所述六边形蜂窝单元的壁厚和边长通过以下公式确定：

其中，ρ*、ν*和μ*分别为所述六边形蜂窝单元的等效密度、面内等效泊松比和面内等效剪切模量；ρ_s、ν_s和E_s分别为构成所述六边形蜂窝单元的材料的密度、泊松比和杨氏模量；h和l分别为所述六边形蜂窝单元的相邻两边的外边长；h_b和l_b分别为所述六边形蜂窝单元的与外边长h和l相对应的内边长；t为相邻的两个六边形蜂窝单元的壁厚之和；θ为所述六边形蜂窝单元的该相邻两边中的一边与另一边的法线之间的夹角。

5.根据权利要求4所述的应用于低频弹性波的弹性波汇聚装置，其特征在于，通过在六边形蜂窝单元的相对的两侧内壁上设置质量块，补偿由于壁厚不同引起的六边形蜂窝单元的质量变化。

6.根据权利要求1或2所述的应用于低频弹性波的弹性波汇聚装置，其特征在于，所述弹性波汇聚装置的外圆环表面周围还包裹有用于导波的材料，以使所述弹性波汇聚装置的外轮廓形成为指定的几何形状。

7.一种根据权利要求1-6中任一项所述的应用于低频弹性波的弹性波汇聚装置在建筑物减振中的用途，其特征在于，围绕建筑物设置所述弹性波汇聚装置，以吸收弹性波。

8.一种根据权利要求1-6中任一项所述的应用于低频弹性波的弹性波汇聚装置在地铁振动信号隔离中的用途，其特征在于，在地铁轨道的两侧设置所述弹性波汇聚装置，以吸收地铁运行所产生的弹性波。

9.一种根据权利要求1-6中任一项所述的应用于低频弹性波的弹性波汇聚装置作为交通工具的缓冲器的用途。