[发明专利]基于等效质量放大的隔振超材料装置和隔振方法

权利要求书

1.一种基于等效质量放大的隔振超材料装置，其特征在于，包括：若干隔震装配结构，所述隔震装配结构包括若干质量柱、若干转轴装置和十字质量架，所述转轴装置焊接固定在所述质量柱顶部，所述十字质量架末端部焊接固定在若干转轴装置顶部；

所述转轴装置包括转动部和固定部，所述转动部包括配重块和凸设在所述配重块上端部的转动杆，所述转动杆转动连接在所述固定部内；

所述配重块竖直向的投影呈半椭圆形结构；

所述固定部包括一对支撑柱和限位部，所述限位部焊接在一对支撑柱的上端部，一对支撑柱相向的一侧设置有侧槽，所述侧槽内固定有轴承，所述转动杆与所述侧槽内的所述轴承连接；

地震引起的瑞利波会导致所述配重块相对于所述固定部转动，当地震表面波传播到若干所述隔震装配结构形成屏障的区域后，部分频率的表面波将发生反射或转体波模式以实现对表面波传播的抑制。

2.如权利要求1所述的基于等效质量放大的隔振超材料装置，其特征在于，所述隔震装配结构还包括：若干固定座，所述固定座焊接在所述质量柱的底部，所述质量柱的水平投影位于所述固定座内。

3.如权利要求1所述的基于等效质量放大的隔振超材料装置，其特征在于，所述配重块上端部呈弧形设计，所述限位部底部弧度大于所述配重块上端部的弧度。

4.一种基于等效质量放大机制下衰减瑞利波的方法，其特征在于，利用如权利要求1～3任一项所述的基于等效质量放大的隔振超材料装置和半无限空间耦合实现构建低频带隙结构完成。

5.如权利要求4所述的基于等效质量放大机制下衰减瑞利波的方法，其特征在于，在空旷区域表面选择一块矩形区域，开挖方形凹槽，将若干质量柱、若干转轴装置和十字质量架装配形成隔震装配结构安装在方形凹槽中。

6.如权利要求4所述的基于等效质量放大机制下衰减瑞利波的方法，其特征在于，该隔震装配结构的动力学方程为：

其中：

[s₁ s₂ s₃]分别为

l、t、m为半无限空间结构的几何参数，分别表示该结构的长、宽和质量，字母下标不同数字表示不同区域，u表示半无限空间隔震装配结构切向上的形变，v表示半无限空间隔震装配结构横向上的形变，F为隔震装配结构与半无限空间耦合的反作用力。

7.如权利要求4所述的基于等效质量放大机制下衰减瑞利波的方法，其特征在于，若干个隔震装配结构作用在半无限空间上，有：

整理有

i表示隔振超材料装置中第i个隔震装配结构，F_i1、F_i2分别为第i个隔震装配结构左半区域的正压力和剪切力，F_i3、F_i4分别为第i个隔震装配结构右半区域的正压力和剪切力，F为半无限空间所受时谐力，z_i＝[0...1...]^T为对应F_ij的索引向量，矩阵M和K分别表示半无限空间的标准质量矩阵和标准刚度矩阵，M_all为若干隔振装配结构作用下的等效质量放大矩阵，其值与隔振装配结构的排列方式有关。