[实用新型]一种粒子阻尼声子晶体结构

说明书

本实用新型提供了一种粒子阻尼声子晶体结构，涉及航天、建筑的减振降噪处理技术领域。其中，这种结构至少包括一层阻尼结构，阻尼结构包括基体层和阻尼器；若干阻尼器固定设置在基体层上并呈有序排列；阻尼器包括外壳和填充在外壳内腔的阻尼颗粒；其中一层阻尼结构当中的基体层远离阻尼器的一面与另一层阻尼结构当中的阻尼器未固定在基体层的一侧连接，该结构具有良好的减振效果。

技术领域

本实用新型涉及航天、建筑的减振降噪处理技术领域，具体而言，涉及一种粒子阻尼声子晶体结构。

背景技术

粒子阻尼技术是由填充在振动结构空腔(或附加空腔)中的粒子提供阻尼的技术，在结构发生振动时，由于振动的粒子容器与内部粒子之间的运动耦合与能量转移，导致粒子单元体之间以及粒子单元体与振动容器之间产生碰撞、摩擦、辐射噪声等，从而耗散振动主结构的能量。这种粒子阻尼技术可以运用在航天设备以及建筑设备的减振降噪处理上。

尽管粒子阻尼减振的机理本质尚无确切的定论，但利用粒子单元之间能耗原理减少弹性体振动则成为减振降噪研究的热点，众多学者开展了大量的研究，如：齿轮减振，重型压缩机机组粒子阻尼双层浮阀减振。目前，粒子阻尼减振和能耗特性，则主要通过实验验证与理论分析获得，在理论分析方面，则主要有等效恢复系数分析方法、等效粘滞阻尼分析方法，基于离散元的理论能耗分析方法、离散元-有限元耦合分析方法等，然而，一般结构振动是弹性波在介质中随时间的振动能量的传播，本质上也是应力波的传播，上述理论方法则主要分析了粒子集合体在受迫振动时的碰撞能耗、摩擦能耗、粒子单元体运动规律、粒子体对阻尼器壁的随机及平均碰撞力等，虽然通过实验验证了理论的分析的可行性，但并未对物体振动时弹性波在粒子集合中的传播特性、波转换、力链特性等进行分析为改善实际工程结构如：船舶车辆、轨道交通工具、建筑桥梁、航空航天设备、高端装备等以几何空间排列的周期性结构受迫振动时疲劳强度、改善结构动力学特性。研究弹性波传递特性和调控机理，实现对其周期性结构振动控制，众多学者提出依据声子晶体带隙理论设计特定的人工周期性结构，如声子晶体车辆隔声板结构、局域共振双基体板结构、二维梯度声子晶体板结构，声子晶体板空心圆柱-杆结构、双面声子晶体板、局域共振周期性板梁结构等方法，然而其实际设计结构却较难进行工程应用。

实用新型内容

本实用新型提供了一种粒子阻尼声子晶体结构，可改善设备运行时产生的振动问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种粒子阻尼声子晶体结构，至少包括一层阻尼结构，所述阻尼结构包括基体层和阻尼器；若干所述阻尼器固定设置在所述基体层上并呈有序排列；所述阻尼器包括外壳和填充在所述外壳内腔的阻尼颗粒；其中一层阻尼结构当中的基体层远离阻尼器的一面与另一层阻尼结构当中的阻尼器未固定在基体层的一侧连接。

作为进一步优化，所述阻尼器的所述阻尼颗粒填充率为10％-100％。

作为进一步优化，所述阻尼颗粒的密度为1.2g/cm³～18.3g/cm³、最长径为0.1mm～12mm、表面摩擦因子为0.02～0.99、表面恢复系数为0.1～1。

作为进一步优化，所述阻尼器为圆柱形。

作为进一步优化，若干所述阻尼器与所述基体层的接触面积和所述基体层与所述阻尼器的连接面面积之比满足以下关系：

其中，D为所述阻尼器的外径，a为两个相邻阻尼器圆心之间的距离；f为所述接触面积与所述连接面面积之比。

作为进一步优化，所述阻尼颗粒的材料为钢材、玻璃或陶瓷。

作为进一步优化，所述基体层的材料为钢材、铝材、碳纤维材料或者玻璃。

作为进一步优化，所述外壳的材料为钢材或者铝材。

通过采用上述技术方案，本实用新型可以取得以下技术效果：