[发明专利]一种可回收低频振动能量的声子晶体板结构及其验证方法

权利要求书

1.一种可回收低频振动能量的声子晶体板结构，其特征在于，包括：

基体板；所述基体板以指定规格大小为单位划分出N个晶格；N为大于1的正整数；

N-1个第一声子晶体和1个第二声子晶体；所述第二声子晶体与所述N-1个第一声子晶体的材料及几何特性相异；所述第二声子晶体与所述N-1个第一声子晶体分别设置于N个晶格之其中相应的一个上，以形成N个单胞；

能量回收装置；所述能量回收装置覆盖在所述第二声子晶体对应的单胞上；

其中，在所述声子晶体板结构横截面被施加有一个频率与所述声子晶体板结构固有频率一致的正弦谐波激励时，能通过所述能量回收装置输出一定大小电压给设备供电。

2.如权利要求1所述的可回收低频振动能量的声子晶体板结构，其特征在于，所述基体板制作材质采用硅橡胶；所述N-1个第一声子晶体的制作材质均为金属钨，且结构均相同；所述能量回收装置为采用PVDF薄膜制作而成的压电片。

3.如权利要求2所述的可回收低频振动能量的声子晶体板结构，其特征在于，所述正弦谐波激励的幅值为2.5m/s²。

4.如权利要求3所述的可回收低频振动能量的声子晶体板结构，其特征在于，所述声子晶体板结构的带隙处于预定的两条带隙范围内，且结构总尺寸位于77mm+1mm之间；其中，所述预定的两条带隙范围包括第一条带隙范围为149.5Hz～244.5Hz和第二条带隙范围为257.5Hz～371.5Hz。

5.如权利要求4所述的可回收低频振动能量的声子晶体板结构，其特征在于，所述N-1个第一声子晶体以所述第二声子晶体为中心进行布置。

6.一种可回收低频振动能量的声子晶体板结构验证方法，其特征在于，其在如权利要求5中所述的可回收低频振动能量的声子晶体板结构上实现，包括以下步骤：

获取所述声子晶体板结构的几何参数和材料属性，并利用有限元法计算所述声子晶体板结构的带隙以及传输谱；

基于所述传输谱，确定所述声子晶体板结构的固有频率，并进一步确定所述声子晶体板结构横截面待施加的正弦谐波激励的频率；其中，所述正弦谐波激励的频率与所述声子晶体板结构的固有频率一致；

对所述正弦谐波激励已施加之后由所述声子晶体板结构输出电压进行检测，并根据检测结果，对所述声子晶体板结构是否回收低频振动能量进行验证。

7.如权利要求6所述的可回收低频振动能量的声子晶体板结构验证方法，其特征在于，所述几何参数包括单胞的晶格常数、声子晶体的散射体直径，基体板的厚度、压电片的直径和压电片的厚度；所述材料属性包括密度、弹性模量和泊松比。

8.如权利要求7所述的可回收低频振动能量的声子晶体板结构验证方法，其特征在于，所述声子晶体板结构的带隙处于预定的两条带隙范围内；其中，所述预定的两条带隙范围包括第一条带隙范围为149.5Hz～244.5Hz和第二条带隙范围为257.5Hz～371.5Hz。

9.如权利要求8所述的可回收低频振动能量的声子晶体板结构验证方法，其特征在于，所述正弦谐波激励的频率为268.5Hz。

10.如权利要求9所述的可回收低频振动能量的声子晶体板结构验证方法，其特征在于，所述声子晶体板结构输出电压为1.3V。