[发明专利]禁带和颗粒阻尼协同作用的局域共振非线性超材料装置

权利要求书

1.一种禁带和颗粒阻尼协同作用的局域共振非线性超材料装置，其特征在于，包括局域共振单元和刚性散体颗粒；所述局域共振单元由基体梁、竖向杆件、质量块组成；所述基体梁侧面等间距的挖设有若干槽孔；每个槽孔上方的基体梁通过所述竖向杆件与所述质量块连接，所述质量块内设有凹槽，所述凹槽和槽孔内均放置有所述刚性散体颗粒，每个槽孔通过玻璃胶实现封闭，利用刚性散体颗粒之间构成的颗粒阻尼效应，改善超材料装置中隔振降噪的频率区间。

2.根据权利要求1所述的禁带和颗粒阻尼协同作用的局域共振非线性超材料装置，其特征在于，利用局域共振单元建立局域共振的动力学模型，从而实现振动与波动的带隙特性，抑制在带隙频率范围内的弯曲振动。

3.根据权利要求1所述的禁带和颗粒阻尼协同作用的局域共振非线性超材料装置，其特征在于，刚性散体颗粒直径为1mm，材质为304不锈钢，填充在槽孔和凹槽内的刚性散体颗粒占所处空间的1/2～3/4。

4.根据权利要求1所述的禁带和颗粒阻尼协同作用的局域共振非线性超材料装置，其特征在于，在竖向杆件与基体梁之间以及在竖向杆件与质量块之间进行倒圆角处理，倒圆角半径为0.5mm。

5.根据权利要求1所述的禁带和颗粒阻尼协同作用的局域共振非线性超材料装置，其特征在于，利用3D打印技术打印局域共振非线性超材料装置。

6.根据权利要求1所述的禁带和颗粒阻尼协同作用的局域共振非线性超材料装置，其特征在于，在一维的局域共振单元的基础上，通过各个局域共振单元的相互叠加或拼接，实现二维或三维的局域共振非线性超材料装置的构建。

7.一种局域共振非线性超材料实验方法，基于权利要求1所述局域共振非线性超材料装置，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在基体梁的一端给予激振，分别在基体梁的首端和末端用传感器进行信号采集，在800Hz-2000Hz的频率区间内每隔50Hz进行一次实验；

(2)首先在不设置刚性散体颗粒阻尼的情况下进行实验，测量在各个频率下，首端检测到的加速度信号a1即激励信号，以及末端检测到的加速度信号a2即接收信号；

(3)在各个槽孔和凹槽内填充刚性散体颗粒，以起到颗粒阻尼的效果，重复上述操作步骤，测量在各个频率下末端检测到的加速度信号a3即接收信号，之后对实验得到的数据进行分析处理，比较填充刚性散体颗粒后加速度变化情况，得到实验结果。