CN108036017A - 多模块局域共振型声子晶体隔振垫 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多模块局域共振型声子晶体隔振垫,包括局域共振模块、与第一局域共振型声子晶体板组连接的振动输入模块、与第二局域共振型声子晶体板组连接的振动输出模块;其中,振动输入模块与振源相连,振动输出模块与需要保护的物体相连;局域共振模块包括至少两组由上至下平行设置的局域共振型声子晶体板组,局域共振型声子晶体板组包括共振基板、周期分布在共振基板上表面的局域共振子,不同共振基板上的局域共振子的尺寸不相同。该种隔振垫能够同时在多波段取得良好的隔振效果,并且便于调节隔振的频率范围。
Description
技术领域
本发明属于隔振器结构设计领域,尤其涉及一种多模块局域共振型声子晶体隔振垫。
背景技术
振动噪声问题是日常生活和工业界常见的问题,有害振动严重危害人们的身心健康和精密仪器的正常运行。为避免过大的振动造成危害,通常在振源和物体之间加入隔振器对振动进行隔离以减小传到物体的能量。隔振器的减振效果与其自身的结构设计有很大的关系,低频段的振动由于波长较长而难以控制,隔振结构受到厚度的限制难以在低频段取得良好的效果。
局域共振声子晶体具有低频带隙,在带隙范围内振动能够有效衰减,在低频减振应用上有较大的优势。但局域共振声子晶体的带隙集中在一段很窄的频率范围,难以同时在多波段取得良好的效果。带隙内振动衰减受声子晶体的结构的影响,现有声子晶体隔振器受厚度的限制在周期数较小时隔振效果不够理想,且隔振的频率范围难以调节。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种多模块局域共振型声子晶体隔振垫,该种隔振垫能够同时在多波段取得良好的隔振效果,并且便于调节隔振的频率范围。
为解决上述问题,本发明的技术方案为:
一种多模块局域共振型声子晶体隔振垫,包括局域共振模块、与第一局域共振型声子晶体板组连接的振动输入模块、与第二局域共振型声子晶体板组连接的振动输出模块;其中,
所述振动输入模块与振源相连,所述振动输出模块与需要保护的物体相连;
所述局域共振模块包括至少两组由上至下平行设置的局域共振型声子晶体板组,所述局域共振型声子晶体板组包括共振基板、周期分布在所述共振基板上表面的局域共振子,不同所述共振基板上的局域共振子的尺寸不相同;
所述第一局域共振型声子晶体板组为所述局域共振模块的共振输入端的局域共振型声子晶体板组,所述第二局域共振型声子晶体板组为所述局域共振模块的共振输出端的局域共振型声子晶体板组。
根据本发明的一个实施例,所述局域共振子包括第一局域共振子圆环以及叠加放置在所述第一局域共振子圆环上的第二局域共振子圆环,所述局域共振子通过穿设于所述局域共振子环形中心的振子连接螺钉与所述共振基板可拆卸的固连在一起;其中,所述第一局域共振子圆环的材料硬度小于所述第二局域共振子圆环。
根据本发明的一个实施例,所述振动输入模块包括输入基板、安装在所述输入基板的边角点位置的输入支座;所述振动输出模块包括输出基板、安装在所述输出基板的边角点位置的输出支座。
根据本发明的一个实施例,所述局域共振型声子晶体板组的组数为偶数。
根据本发明的一个实施例,所述输入基板、组成所述局域共振模块的局域共振型声子晶体板组、所述输出基板依次错位连接。
根据本发明的一个实施例,所述局域共振模块包括两组平行设置的局域共振型声子晶体板组,所述错位连接的方式为:
所述输入基板通过第一连接杆与第一共振基板连接,所述第一连接杆连接于所述输入基板、所述第一共振基板的中心位置处;所述第一共振基板通过第二连接杆与第二共振基板连接,所述第二连接杆连接于所述第一共振基板、所述第二共振基板的边角点位置处;所述第二共振基板通过第三连接杆与所述输出基板连接,所述第三连接杆连接于所述输出基板、所述第二共振基板的中心位置处;其中,所述第一共振基板为所述第一局域共振型声子晶体板组的共振基板,所述第二共振基板为所述第二局域共振型声子晶体板组的共振基板。
根据本发明的一个实施例,所述输入基板的下表面、所述输出基板的上表面分别周期分布有输入基板局域共振子、输出基板局域共振子。
根据本发明的一个实施例,所述输入基板局域共振子的尺寸与所述输出基板局域共振子的尺寸不相同。
根据本发明的一个实施例,所述输入基板局域共振子包括与所述输入基板胶粘在一起的第一振动输入圆柱体、与所述第一振动输入圆柱体胶粘在一起的第二振动输入圆柱体;
所述输出基板局域共振子包括与所述输出基板胶粘在一起的第一振动输出圆柱体、与所述第一振动输出圆柱体胶粘在一起的第二振动输出圆柱体;
其中,所述第一振动输入圆柱体的材料硬度小于所述第二振动输入圆柱体,所述第一振动输出圆柱体的材料硬度小于所述第二振动输出圆柱体。
根据本发明的一个实施例,所述第一振动输入圆柱体、所述第一振动输出圆柱体的材料为丁晴橡胶材料,所述第二振动输入圆柱体、所述第二振动输出圆柱体的材料为钢材料。
根据本发明的一个实施例,所述输入基板、所述输出基板材料为铝材料。
根据本发明的一个实施例,所述第一局域共振子圆环的材料为丁晴橡胶材料,所述第二局域共振子圆环的材料为钢材料。
根据本发明的一个实施例,所述输入基板、所述输出基板材料为铝材料。
本发明由于采用以上技术方案,使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果:
1)通过设置多组局域共振型声子晶体板组,且不同局域共振型声子晶体板组周期分布有尺寸不同的局域共振子,能够实现在不同的频率范围内的带隙,从而实现在多个频率范围内对振动的衰减效果。
2)通过将局域共振子设计成圆环状并且通过穿设于局域共振子环形中心的振子连接螺钉与共振基板可拆卸的固连在一起,结合效果1,通过改变局域共振型声子晶体板组数、振子的尺寸从而实现隔振频率的可调性。
3)输入基板、组成局域共振模块的局域共振型声子晶体板组、输出基板通过依次错位连接的方式连接,通过改变振动传递的方向实现对低频振动衰减效果的提高。
附图说明
图1为本发明的多模块局域共振型声子晶体隔振垫立体结构示意图;
图2为图1的主视图;
图3为图1的爆炸分解图;
图4为图2的爆炸分解图;
图5为本发明的振动输入模块结构的俯视图;
图6为本发明的振动输入模块结构的侧视图;
图7为本发明的局域共振声子晶体板组结构的俯视图;
图8为本发明的局域共振声子晶体板组结构的侧视图。
附图标记说明:
1:第一M5连接螺母;2:输入基板;3:第一振动输入圆柱体;4:第二振动输入圆柱体;5:输出支座;6:第一连接杆;7:固定螺钉;8:M3连接螺母;9:第二局域共振子圆环;10:第一局域共振子圆环;11:共振基板;12:第二连接杆;13:输入支座;14:输出基板;15:第一振动输出圆柱体;16:第二振动输出圆柱体;17:第三连接杆;18:第二M5连接螺母。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种多模块局域共振型声子晶体隔振垫作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例1
参看图1、图2以及图3、图4,一种多模块局域共振型声子晶体隔振垫,包括局域共振模块、与第一局域共振型声子晶体板组连接的振动输入模块、与第二局域共振型声子晶体板组连接的振动输出模块;其中,振动输入模块与振源相连,振动输出模块与需要保护的物体相连;局域共振模块包括至少两组由上至下平行设置的局域共振型声子晶体板组,局域共振型声子晶体板组包括共振基板11、周期分布在共振基板11上表面的局域共振子,不同共振基板11上的局域共振子的尺寸不相同;第一局域共振型声子晶体板组为局域共振模块的共振输入端的局域共振型声子晶体板组,第二局域共振型声子晶体板组为局域共振模块的共振输出端的局域共振型声子晶体板组。
采用以上结构,通过设置多组局域共振型声子晶体板组,且不同局域共振型声子晶体板组周期分布有尺寸不同的局域共振子,能够实现在不同的频率范围内的带隙,从而实现在多个频率范围内对振动的衰减效果。应该意识到,局域共振型声子晶体板组的组数以及局域共振子的周期分布、尺寸大小均可以进行调节,根据实际应用情况可以选择对以上部分参数或者全部参数进行调节。
进一步地,参看图5以及图6,振动输入模块包括输入基板2、安装在输入基板2的边角点位置的输入支座5;振动输出模块包括输出基板14、安装在输出基板14的边角点位置的输出支座13。振动输入模块通过输入支座5与振源相连,振动输出模块通过输出支座13与需要保护的物体相连。输入基板2、输出基板14材料可以为任何硬质材料,例如可以为铝材料。
进一步地,输入基板2的下表面、输出基板14的上表面分别周期分布有输入基板局域共振子、输出基板局域共振子。可以理解,根据实际情况,输入基板局域共振子的尺寸与输出基板局域共振子的尺寸可以相同或者不相同。
进一步地,输入基板局域共振子包括与输入基板2胶粘在一起的第一振动输入圆柱体3、与第一振动输入圆柱体3胶粘在一起的第二振动输入圆柱体4;输出基板局域共振子包括与输出基板14胶粘在一起的第一振动输出圆柱体15、与第一振动输出圆柱体15胶粘在一起的第二振动输出圆柱体16;其中,第一振动输入圆柱体3的材料硬度小于第二振动输入圆柱体4,第一振动输出圆柱体15的材料硬度小于第二振动输出圆柱体16。具体地,第一振动输入圆柱体3、第一振动输出圆柱体15的材料为丁晴橡胶材料,第二振动输入圆柱体4、第二振动输出圆柱体16的材料为钢材料。
实施例2
参看图7以及图8,本实施例在实施例1的基础上对局域共振型声子晶体板组做了进一步的改进,具体为,局域共振子包括第一局域共振子圆环10以及叠加放置在第一局域共振子圆环10上的第二局域共振子圆环9,局域共振子通过穿设于局域共振子环形中心的振子连接螺钉7与共振基板11可拆卸的固连在一起,其中,第一局域共振子圆环10的材料硬度小于第二局域共振子圆环9。具体地,第一局域共振子圆环10的材料为丁晴橡胶材料,第二局域共振子圆环9的材料为钢材料。
通过将局域共振子与共振基板11的连接关系设计为可拆卸的,方便工作人员在实际使用过程中调解局域共振子的周期分布,更换不同尺寸的局域共振子。
实施例3
为进一步提高对低频振动的衰减效果,本实施例在实施例1或实施例2的基础上对多模块局域共振型声子晶体隔振垫各模块组件的连接方式做了进一步改进,具体为,输入基板2、组成局域共振模块的局域共振型声子晶体板组、输出基板14依次错位连接。通过依次错位连接的方式连接,通过改变振动传递的方向实现对低频振动衰减效果的提高。
优选地,局域共振型声子晶体板组的组数为偶数,设计为偶数主要考虑到依次错位连接的情况下避免连接点与输入支座5、输出支座13的连接位置冲突。
在一种错位连接方式中,局域共振模块包括两组平行设置的局域共振型声子晶体板组,错位连接的方式为:
输入基板2通过第一连接杆与第一共振基板连接,第一连接杆连接于输入基板2、第一共振基板的中心位置处,具体可以用第一M5连接螺母1固定;第一共振基板通过第二连接杆12与第二共振基板连接,第二连接杆12连接于第一共振基板、第二共振基板的边角点位置处,具体可以用M3连接螺母8固定;第二共振基板通过第三连接杆17与输出基板14连接,第三连接杆17连接于输出基板14、第二共振基板的中心位置处,具体可以用第二M5连接螺母18固定;其中,第一共振基板为第一局域共振型声子晶体板组的共振基板,第二共振基板为第二局域共振型声子晶体板组的共振基板。当然,以上错位连接方式只是错位连接方式中的一种,例如,还可以在基板的板面边缘中心位置进行错位连接。
本实施例的其它部分与实施例1或实施例2相同,在此不再赘述。
以下以一具体实施例对本发明提出的多模块局域共振型声子晶体隔振垫的工作原理进行具体说明,具体地以实施例3为例进行说明如下:
本发明的多模块局域共振型声子晶体隔振垫可以实现垂直于振动输入支座5的振动通过输入支座5输入,由于振动输入模块、多个局域共振声子晶体板、振动输出模块的多波段带隙作用,使得该振动激励在多个频率范围带隙内得到衰减,最终经过多个局域共振声子晶体板的振动衰减后通过输出支座13将振动传出。通过多个局域共振带隙的设计最终实现多波段的振动衰减,多模块局域共振型声子晶体隔振垫各模块组件通过依次错位连接的方式连接,通过改变振动传递的方向实现对低频振动衰减效果的提高。根据实际需求,可以对局域共振型声子晶体板组的组数进行拓展,也可对局域共振子的尺寸以及周期分布进行改变。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化,倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则仍落入在本发明的保护范围之中。
Claims (12)
1.一种多模块局域共振型声子晶体隔振垫,其特征在于,包括局域共振模块、与第一局域共振型声子晶体板组连接的振动输入模块、与第二局域共振型声子晶体板组连接的振动输出模块;其中,
所述振动输入模块与振源相连,所述振动输出模块与需要保护的物体相连;
所述局域共振模块包括至少两组由上至下平行设置的局域共振型声子晶体板组,所述局域共振型声子晶体板组包括共振基板、周期分布在所述共振基板上表面的局域共振子,不同所述共振基板上的局域共振子的尺寸不相同;
所述第一局域共振型声子晶体板组为所述局域共振模块的共振输入端的局域共振型声子晶体板组,所述第二局域共振型声子晶体板组为所述局域共振模块的共振输出端的局域共振型声子晶体板组。
2.如权利要求1所述多模块局域共振型声子晶体隔振垫,其特征在于,所述局域共振子包括第一局域共振子圆环以及叠加放置在所述第一局域共振子圆环上的第二局域共振子圆环,所述局域共振子通过穿设于所述局域共振子环形中心的振子连接螺钉与所述共振基板可拆卸的固连在一起,
其中,所述第一局域共振子圆环的材料硬度小于所述第二局域共振子圆环。
3.如权利要求1或2所述多模块局域共振型声子晶体隔振垫,其特征在于,所述振动输入模块包括输入基板、安装在所述输入基板的边角点位置的输入支座;所述振动输出模块包括输出基板、安装在所述输出基板的边角点位置的输出支座。
4.如权利要求3所述多模块局域共振型声子晶体隔振垫,其特征在于,所述局域共振型声子晶体板组的组数为偶数。
5.如权利要求4所述多模块局域共振型声子晶体隔振垫,其特征在于,所述输入基板、组成所述局域共振模块的局域共振型声子晶体板组、所述输出基板依次错位连接。
6.如权利要求5所述多模块局域共振型声子晶体隔振垫,其特征在于,所述局域共振模块包括两组平行设置的局域共振型声子晶体板组,所述错位连接的方式为:
所述输入基板通过第一连接杆与第一共振基板连接,所述第一连接杆连接于所述输入基板、所述第一共振基板的中心位置处;
所述第一共振基板通过第二连接杆与第二共振基板连接,所述第二连接杆连接于所述第一共振基板、所述第二共振基板的边角点位置处;
所述第二共振基板通过第三连接杆与所述输出基板连接,所述第三连接杆连接于所述输出基板、所述第二共振基板的中心位置处;
其中,所述第一共振基板为所述第一局域共振型声子晶体板组的共振基板,所述第二共振基板为所述第二局域共振型声子晶体板组的共振基板。
7.如权利要求6所述多模块局域共振型声子晶体隔振垫,其特征在于,所述输入基板的下表面、所述输出基板的上表面分别周期分布有输入基板局域共振子、输出基板局域共振子。
8.如权利要求7所述多模块局域共振型声子晶体隔振垫,其特征在于,所述输入基板局域共振子的尺寸与所述输出基板局域共振子的尺寸不相同。
9.如权利要求8所述多模块局域共振型声子晶体隔振垫,其特征在于,所述输入基板局域共振子包括与所述输入基板胶粘在一起的第一振动输入圆柱体、与所述第一振动输入圆柱体胶粘在一起的第二振动输入圆柱体;
所述输出基板局域共振子包括与所述输出基板胶粘在一起的第一振动输出圆柱体、与所述第一振动输出圆柱体胶粘在一起的第二振动输出圆柱体;
其中,所述第一振动输入圆柱体的材料硬度小于所述第二振动输入圆柱体,所述第一振动输出圆柱体的材料硬度小于所述第二振动输出圆柱体。
10.如权利要求9所述多模块局域共振型声子晶体隔振垫,其特征在于,所述第一振动输入圆柱体、所述第一振动输出圆柱体的材料为丁晴橡胶材料,所述第二振动输入圆柱体、所述第二振动输出圆柱体的材料为钢材料。
11.如权利要求3所述多模块局域共振型声子晶体隔振垫,其特征在于,所述输入基板、所述输出基板材料为铝材料。
12.如权利要求2所述多模块局域共振型声子晶体隔振垫,其特征在于,所述第一局域共振子圆环的材料为丁晴橡胶材料,所述第二局域共振子圆环的材料为钢材料。
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- 2017-12-07 CN CN201711288731.0A patent/CN108036017B/zh active Active
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