CN108673979A - 一种周期复合结构夹芯板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种周期复合结构夹芯板，该夹芯板由顶板、底板和顶底板之间的柱状周期复合结构组成，柱状周期复合结构由两种或两种以上材料的层状物组成，各层状物在竖向按周期性或拟周期性排列方式叠合在一起，各柱状周期复合结构在顶底板之间也按照周期性或拟周期性排列方式布置。该夹芯板在三个方向都具有周期复合结构的特性，可以利用禁带特性对夹芯板在横向、纵向和竖向的振动传播进行控制，在复合结构材料领域具有十分重要的应用价值。

Description

一种周期复合结构夹芯板
技术领域
本发明涉及一种周期复合结构夹芯板，属于复合结构材料制造的技术领域。
背景技术
周期复合结构，又称声子晶体，声子晶体的概念由光子晶体衍生而来，在声子晶体中，弹性常数和密度不同的材料周期的进行排列，相互之间连通的材料称为基体，不连通的材料称为散射体。按周期结构的维数，声子晶体可分为一维、二维和三维晶体，其中，一维声子晶体一般为层状结构，两种材料均不连通，其散射体与基体无法严格区分。对于二维声子晶体，散射体在两个方向周期排列，三维声子晶体则散射体在三个方向均呈周期排列。
研究表明，在一定频率带下，声子晶体中各散射体会产生共振，与弹性波相互作用，阻止其传播，这条频率带被称为带隙或禁带。由于禁带频率较低，适合于减振降噪方面，并在此方面有较大的应用前景。
如上所述，周期复合结构的禁带特性为工程结构的隔振和振动控制提供了一种新的思路，如将周期复合结构放置在振动的传播路径中或利用周期复合结构的思想设计结构本身，来阻止特定频段内的振动在结构中传播，实现结构的隔振功能；或利用其缺陷态特性，设计振动的传播路径，实现对振动的操控。因此，周期复合结构在工程结构减隔振和振动控制领域具有十分重要的应用价值。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种周期复合结构夹芯板，该夹芯板有利于工程结构的减隔振和振动控制。
技术方案：本发明的一种周期复合结构夹芯板由顶板、底板和位于顶板与底板之间的柱状周期复合结构组成，柱状周期复合结构在顶板和底板之间的排列方式是周期性排列方式或拟周期性排列方式，或者根据振动控制需要，在周期性排列或拟周期性排列的基础上设置缺陷。
其中：
所述的柱状周期复合结构在顶板和底板之间的周期性排列方式或拟周期性排列方式是矩形排列或六边形排列方式。
所述的顶板和底板之间，除了柱状周期复合结构之外，其余空间可以是空气，或填充泡沫或混凝土材料。
所述的柱状周期复合结构与顶板和底板的连接方式是粘接、栓接或焊接方式。
所述的顶板和底板的材料包括钢材、铝材、混凝土或纤维增强复合材料。
所述的柱状周期复合结构由两种或两种以上材料的层状物叠合而成，各层状物沿竖向按材料呈周期性排列或拟周期性排列，相邻两层的材料不相同。
所述的层状物的形状是圆形、矩形或六边形或其它几何形状，每层的形状可以相同也可以不同，层数与每层高度可根据实际需要确定。
所述的层状物包括钢材、硅橡胶、或纤维增强复合材料。
所述的柱状周期复合结构中各层状物之间的连接是粘接、栓接或焊接。
通过柱状周期复合结构中各层状物在竖向的周期性排列，以及柱状周期复合结构在顶底板之间的周期性排列，该夹芯板在三个方向都具有周期复合结构的特性。在竖向各层状物通过周期性排列形成竖向一维的周期复合结构；在横向和纵向，通过柱状周期复合结构的周期性排列，形成二维周期复合结构。因此，该夹芯板能够利用利用周期复合结构的禁带特性和定向诱导特性对三个方向的振动传播进行控制，实现结构的减隔振和振动控制。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：
1)以该夹芯板进行减隔振和振动控制只需要夹芯板本身即可，不需要附加其它结构。
2)夹芯板的动态特性可以通过柱状周期复合结构的材料和布置方式来控制，不会破坏夹芯板与其它结构的连通性。
附图说明
图1为实施例中一种周期复合结构夹芯板的三维结构示意图；
图2为实施例中一种周期复合结构夹芯板的正视图；
图3为实施例中一种周期复合结构夹芯板的侧视图；
图4为图3的A-A剖视图；
图5为实施例中一种周期复合结构夹芯板单胞的三维示意图；
图6为实施例中一种周期复合结构夹芯板单胞的正视图。
附图中有：顶板1.1，底板1.2，柱状周期复合结构2，硅橡胶板2.1，钢板2.2。
具体实施方式
下面结合附图和实施例做进一步说明。
实施例1
本发明的周期复合结构夹芯板(如图1所示)，该夹芯板由顶板1.1、底板1.2和柱状周期复合结构2组成，柱状周期复合结构2由两种材料的层状板叠合而成，两种层状板按照周期性的排列方式叠合在一起，柱状周期复合结构2在顶板1.1和底板1.2之间按照周期性排列方式布置。
在本实施例中，一种周期复合结构夹芯板的单胞结构如图5和图6所示，顶板1.1和底板1.2均为钢板，柱状周期复合结构2由硅橡胶板2.1和钢板2.2按照相互间隔的周期性排列方式叠合而成，硅橡胶板2.1和钢板2.2的截面均为圆形截面，且各层相同。
在本实施例中，硅橡胶板2.1和钢板2.2之间采用粘接的方式连接在一起，硅橡胶板2.1与顶板和底板之间也是以粘接的方式连接。
在本实施例中，如图4所示，柱状周期复合结构2在顶板1.1和底板1.2之间的周期性排列方式是矩形阵列方式。
在本实施例中，通过上述方式，夹芯板在三个方形都具有周期复合结构的特性：在竖向，通过硅橡胶板2.1和钢板2.2的周期性排列，形成竖向的一维周期复合结构；在横向和纵向，通过柱状周期复合结构2的周期性排列，形成二维周期复合结构，散射体为柱状周期复合结构2，基体为空气。因此夹芯板可以对横向、纵向和竖向的振动传播进行控制。
根据实际工程的不同需要，可通过调整顶板1.1、底板1.2和柱状周期复合结构2的材料组成和尺寸，可适用于不同的结构。根据振动控制的要求不同，可通过改变柱状周期复合结构2的材料、层数、层高和排列方式，对夹芯板的振动传播进行操控，并对某些特定频带的振动进行抑制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种周期复合结构夹芯板，其特征在于：该夹芯板由顶板(1.1)、底板(1.2)和位于顶板(1.1)与底板(1.2)之间的柱状周期复合结构(2)组成，柱状周期复合结构(2)在顶板(1.1)和底板(1.2)之间的排列方式是周期性排列方式或拟周期性排列方式，或者根据振动控制需要，在周期性排列或拟周期性排列的基础上设置缺陷。
2.如权利要求1所述的一种周期复合结构夹芯板，其特征在于：所述的柱状周期复合结构(2)在顶板(1.1)和底板(1.2)之间的周期性排列方式或拟周期性排列方式是矩形排列或六边形排列方式。
3.如权利要求1或2所述的一种周期复合结构夹芯板，其特征在于：所述的顶板(1.1)和底板(1.2)之间，除了柱状周期复合结构(2)之外，其余空间可以是空气，或填充泡沫或混凝土材料。
4.如权利要求3所述的一种周期复合结构夹芯板，其特征在于：所述的柱状周期复合结构(2)与顶板(1.1)和底板(1.2)的连接方式是粘接、栓接或焊接方式。
5.如权利要求1所述的一种周期复合结构夹芯板，其特征在于：所述的顶板(1.1)和底板(1.2)的材料包括钢材、铝材、混凝土或纤维增强复合材料。
6.如权利要求1所述的一种周期复合结构夹芯板，其特征在于：所述的柱状周期复合结构(2)由两种或两种以上材料的层状物叠合而成，各层状物沿竖向按材料呈周期性排列或拟周期性排列，相邻两层的材料不相同。
7.如权利要求6所述的一种周期复合结构夹芯板，其特征在于：所述的层状物的形状是圆形、矩形或六边形，每层的形状可以相同也可以不同，层数与每层高度可根据实际需要确定。
8.如权利要求7所述的一种周期复合结构夹芯板，其特征在于：所述的层状物包括钢材、硅橡胶、或纤维增强复合材料。
9.如权利要求6所述的一种周期复合结构夹芯板，其特征在于：所述的柱状周期复合结构(2)中各层状物之间的连接是粘接、栓接或焊接。
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