[发明专利]一种复杂多模耦合声学超材料板

说明书

本发明公开了一种复杂多模耦合声学超材料板，包括六边形单元，六边形单元包括六个三角形单元，三角形单元包括阻尼层、基体层和局域共振单元，基体层位于阻尼层上，局域共振单元固定于基体层上。局域共振单元包括悬臂梁模块和质量块模块，悬臂梁模块包括第一悬臂梁、第二悬臂梁、第三悬臂梁、第四悬臂梁和第五悬臂梁，质量块模块包括第一层质量块、第二层质量块、第三层质量块、第四层质量块和第五层质量块。本发明所提供的一种复杂多模耦合声学超材料板，具有很强的低频隔振能力，每个三角形单元内若干不同质量块以串并联方式连接，形成较宽禁带。同时多个三角形单元可设计出不同的禁带，组合形成更宽禁带，进一步提高抑振效果。

技术领域

本发明属于振动噪声控制和功能复合材料交叉技术领域，具体涉及一种复杂多模耦合声学超材料板。

背景技术

如今，舒适性甚至已经成为客户需求的第一要素。因此，与舒适性直接相关的汽车NVH性能一直受到广大用户的高度关注。另外，汽车的NVH性能还密切影响着驾驶员的安全和身心健康。长期驾驶NVH性能差的车辆，容易分散驾驶员的注意力，增加交通安全事故的发生率，也容易使驾驶员及乘客产生失眠、多梦、记忆力衰退等疾病。

而中低频振动波因其穿透能力强且难以衰减的特点又一直是汽车振动噪声治理的热点、难点问题。在工程应用中，对车身壁板件低频振动的传统减振处理主要有3种方式：

第一，使用传统阻尼减振材料或橡胶减振材料，利用阻尼材料粘敷到结构件上消耗衰减结构的振动能量并降低其辐射噪声。但理论和试验研究均表明，该方式对高频振动的衰减较为明显，但在低频段效果欠佳。

第二，对车内噪声贡献较大的车身壁板上增加肋板或加强筋，通过增加局部刚度的形式提高其在低频段的固有频率。但实际操作中，频率提升幅度受限，且大幅度更改壁板件的结构会使生产成本急剧增加，严重影响企业的经济效益。

第三，在壁板结构上安装动力吸振器。但其作用频带狭窄，且在安装空间、轻量化、耐久性及成本控制等方面存在诸多制约。

声学超材料的出现为中低频振动噪声控制带来了新的思路和方法。通过改变材料中的“人工晶胞”，形成奇特的吸隔振超颖材料带隙特性。

现有的车用声学超材料低频隔声减振结构中一个晶胞单元对应只有一个设计频率，如果要实现多个频率振动的吸收，只能通过单元并联或结构阵列方式拓宽禁带，但这种方式一方面会增加超材料结构占用空间，限制其适用范围，另一方面拓宽后的频带依旧比较窄，模态不够丰富，抑振效果一般。

因此，需要一种既能用于狭小空间，又具有较宽声学禁带的声学超材料结构，这种声学超材料适用范围更广的，抑振效果也更好。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种适用范围广，抑振效果好的复杂多模耦合声学超材料。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种复杂多模耦合声学超材料板，包括六边形单元，六边形单元包括六个三角形单元，三角形单元包括阻尼层、基体层和局域共振单元，基体层位于阻尼层上，局域共振单元固定于基体层上。

优选地，所述局域共振单元包括悬臂梁模块和质量块模块，悬臂梁模块包括第一悬臂梁、第二悬臂梁、第三悬臂梁、第四悬臂梁和第五悬臂梁，质量块模块包括第一层质量块、第二层质量块、第三层质量块、第四层质量块和第五层质量块，第一层质量块通过第一悬臂梁与基体层相连，第二层质量块通过第二悬臂梁与第一层质量块相连，第三层质量块通过第三悬臂梁与第二层质量块相连，第四层质量块通过第四悬臂梁与第三层质量块相连，第五层质量块通过第五悬臂梁与第四层质量块相连。