[发明专利]一种兼具力学承载和低宽频吸声功能的波纹夹芯结构

说明书

本发明涉及一种兼具力学承载和低宽频吸声功能的波纹夹芯结构，包括上面板、下面板以及设置在上面板和下面板之间的波纹芯子层，上面板上开设有微孔，构成超构表面，波纹芯子层呈周期性排列在上面板和下面板之间，波纹芯子层是由若干个中间支撑板延续形成的波纹结构，每个中间支撑板的上下两端均与上面板和下面板相连，上面板的下侧设置有弧形结构。与现有技术相比，本发明在上面板上设计了类似于鱼腹的弧形结构，通过改变微孔的位置来间接调控微孔的厚度，为吸声的调控增加了新的自由度。该发明结合了弱共振相干耦合理论，实现了低宽频的吸声。本发明结构简单，只需要一个弧形结构就可以实现低宽频吸声，并且弧形结构可以增加结构的抗弯性能。

技术领域

本发明涉及工程应用中的声波调控领域，尤其是涉及一种兼具力学承载和低宽频吸声功能的波纹夹芯结构。

背景技术

航空航天中吸声性能关系到乘客的舒适度、装备的安全等级和设备能否正常运行；在制造车间内，吸声材料可以用来保护工作人员的身体健康；一些特殊的场所，例如运动馆，也需要吸声材料来降低声音对运动员的影响；高铁，火车等交通工具中的吸声材料可以保障驾驶员的安全。因此，优异的吸声性能对轻质结构的功能型应用具有重要意义。吸声就是通过吸收一部分声波进而降低反射来减小舱室内的噪声。

中国专利CN109763577A公开了一种带粗糙表面修饰微孔的微穿孔板吸声体，包括穿孔面板和刚性背衬，穿孔面板和刚性背衬之间是空腔，穿孔面板上开设有粗糙吸音孔，开孔方向均为垂直于上面板，穿孔面板上开设的吸音孔的粗糙孔形由函数控制；具有较好的中低频段吸音性能以及较灵活的调节吸声功能，同时兼具重量轻的特点。中国专利CN113362794A公开了一种粗糙微通道多孔吸声结构，包括多孔材料板和刚性背衬，材料板上开设有粗糙吸声孔，开孔方向均为垂直于材料板，多孔材料板上开设的吸声孔的粗糙孔形由余弦函数控制；具有较好的中低频段吸声性能以及较灵活的调节吸声功能，同时兼具重量轻的特点。然而以上两个专利公开的吸声结构都没有过多关注力学承载性能。

声学超构材料因其独特的结构特点，能够以小尺寸实现对大波长声波的有效调控，实现吸声的功能。在实际应用中，高吸收宽频段的吸声器具有较大的厚度。一些低频段的宽带吸声器虽然有较小的厚度，但是结构较为复杂，并且忽略了结构的力学性能。

因此，研发一种可以实现低频宽带吸收的并且兼顾力学性能的降噪结构在工程实际应用中很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种兼具力学承载和低宽频吸声功能的波纹夹芯结构。

本发明提供的方案为一种多功能波纹夹芯结构，基于本发明的技术方案，可以在低频下实现宽带吸声且兼具力学承载性能，能够为工程中的低频降噪问题提供解决方案。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种兼具力学承载和低宽频吸声功能的波纹夹芯结构，包括上面板、下面板以及设置在上面板和下面板之间的波纹芯子层，所述上面板上开设有微孔，构成超构表面，所述上面板的下侧设置有弧形结构，一个完整的弧形结构位于波纹芯子层相邻的两个中间支撑板之间。

在本发明的一个实施方式中，所述波纹芯子层呈周期性排列在上面板和下面板之间。所述波纹芯子层的顶部与上面板的下表面固定连接，所述波纹芯子层的底部与下面板的上表面固定连接。

在本发明的一个实施方式中，所述波纹芯子层是由若干个中间支撑板延续形成的波纹结构，每个中间支撑板的上下两端均与上面板和下面板相连。

在本发明的一个实施方式中，构成所述波纹芯子层的中间支撑板选择为平板或具有曲面的弧形板。

在本发明的一个实施方式中，构成所述波纹芯子层的所有中间支撑板为一整体结构。

在本发明的一个实施方式中，所述上面板、下面板与波纹芯子层为一体成型结构，且材料相同。