JP6942729B2 - 慣性増幅機構を有するフォノニック結晶防振体 - Google Patents
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Description
フォノニックメタマテリアルデバイスのそれぞれの人工フォノニックメタマテリアル構造体の部分としての、フォノニック結晶2のそれぞれの提示されている単位セル1の潜在用途は、以下の分野におけるものである。
自動車:強い防振性能を備えたエンジン。
潜水艦および他の船舶:推進装置または振動もしくは衝撃のあらゆる潜在的発生源の、船体からの単離。
機械基礎:近隣環境内への望ましくない音および振動の伝播を防止するための回転または往復機械の単離。
精密機器:危険または外乱振動からの精密機器の保護。
航空宇宙:回転機械(例えばタービンもしくはロータ)に由来する振動または空気力学的ノイズからの、客室、座席または任意の振動感受性構築ブロックの単離。
室内音響:騒音レベルを低減するまたは対話の理解度を低減する仕切り要素を通過して伝わる選択された周波数範囲の標的型フィルタリング。
提示されている単位セル1、フォノニック結晶2および人工フォノニックメタマテリアル構造体の製造について、製造技術を追加することが明確に好適な解決手段である。幾何形状は比較的複雑であるが、3d印刷技術は、種々の用途について調整されたフォノニック結晶2を製造するのに好適なサイズを有する種々の単位セル1の作製を達成し得る。印刷物の混合さえも可能である。
10 構築ブロック
100 中央開口部
x−y 構築ブロック面
x、y 構築ブロック面の座標軸
f前面
r背面
11 支柱
α、β 支柱の傾斜の角度
111 ヒンジ
z 主方向
2 フォノニック結晶/単位セルのアレイ
Claims (16)
- 人工フォノニックメタマテリアルの構築のための人工フォノニック結晶(2)の単位セル(1,1’)であって、
前記メタマテリアルのそれぞれの前記単位セル(1,1’)のバンド構造分散関係において、少なくとも1つのバンドギャップにより、所定の周波数範囲において低減された機械的振動を示し、前記単位セル(1,1’)が、少なくとも1つの構築ブロック(10)と、三次元単位セル(1,1’)を介して前記構築ブロック(10)に接続されている多数の機械的接続部(11)とを含んでなり、
前記少なくとも1つの構築ブロック(10)が、主方向(z)の周りを少なくとも部分的に回転可能に配置された円板、楕円体またはトロイド(10)であり、前記構築ブロック(10)が前面(f)を有しており、前記前面(f)から、構築ブロック(10)面および前記主方向(z)に対して傾斜可能である、支柱(11)の形態の第1の多数の機械的接続部(11)が、前記前面(f)から前記主方向(z)にほぼ平行に延在しており、2以上の前記支柱(11)が、前記主方向(z)に対して傾斜しており、その結果、前記主方向(z)の周りでの前記トロイド(10)の少なくとも部分的な回転が可能になる、単位セル(1,1’)。 - 前記構築ブロック(10)が、特に、楕円形もしくは円形断面を有するトーラス(10)、または矩形断面を有するトロイド(10)である、請求項1に記載の単位セル(1,1’)。
- 前記構築ブロック(10)が中央開口部(100)を有する、請求項1または2に記載の単位セル(1,1’)。
- 前記少なくとも1つのトロイド(10)が、トロイダル多面体(10)である、請求項2に記載の単位セル(1,1’)。
- 前記構築ブロック(10)面および前記主方向(z)に対して傾斜可能であり、前記主方向(z)にほぼ平行に延在し、前記構築ブロック(10)の背面(r)から突出している第2の多数の支柱(11”)が、前記構築ブロック(10)に接続されており、前記第2の多数の支柱(11”)の前記支柱(11”)が、前記第1の多数の支柱(11)の前記支柱(11)と対掌に配置されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の単位セル(1,1’,1”)。
- 前記支柱(11,11’,11”)が、主方向(z)に向いている、前記背面(r)における前記構築ブロック(10)の周辺に沿って均一に分布されている、請求項5に記載の単位セル(1,1’,1”)。
- 前記支柱(11,11’,11”)が、ヒンジ(111)を介して前記少なくとも1つの構築ブロック(10)の前記背面(r)で接続されて、前記主方向(z)に対する前記支柱(11,11’,11”)の引き倒しを簡略化する、請求項5または6に記載の単位セル(1,1’,1”)。
- 前記支柱(11,11’,11”)が、主方向(z)に向いている、前記前面(f)における前記構築ブロック(10)の周辺に沿って均一に分布されている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の単位セル(1,1’,1”)。
- 3つの支柱(11,11’,11”)が、各々多数の支柱(11,11’,11”)について選択される、請求項1〜8のいずれか一項に記載の単位セル(1,1’,1”)。
- 前記支柱(11,11’,11”)が中空断面を有する、請求項1〜9のいずれか一項に記載の単位セル(1,1’,1”)。
- 前記支柱(11,11’,11”)が、ヒンジ(111)を介して前記少なくとも1つの構築ブロック(10)の前記前面(f)で接続されて、前記主方向(z)に対する前記支柱(11,11’,11”)の引き倒しを簡略化する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の単位セル(1,1’,1”)。
- 全ての単位セル要素が、ポリマー、特に、ポリアミドでできている、請求項1〜11のいずれか一項に記載の単位セル(1,1’,1”)。
- 主方向(z)における前記単位セル(1)の長さが150ミリメートル未満、最も好ましくは75ミリメートル以下であり、約1MPaの、前記主方向zでの準静的剛性を示し、100kg/m3の質量密度を有している、請求項1〜12のいずれか一項に記載の単位セル(1,1”)。
- 主方向(z)に対して異なる傾斜方向で前記支柱(11,11’,11”)が突出して、前記主方向(z)において直接隣接する前記多数の支柱(11,11’,11”)が、対掌性配置を示すことにより、前記主方向(z)の周りの各トロイド(10)の少なくとも部分的な回転が簡略化される、請求項1〜13のいずれか一項に記載の主方向(z)に構成されている少なくとも2つの単位セル(1,1’,1”)のアレイによってパターン化されている、機械的防振に好適なメタマテリアル構造体を構成するための人工フォノニック結晶(2)。
- 前記単位セル(1,1’,1”)が、六方最密格子で配置されている、請求項14に記載の人工フォノニック結晶(2)。
- 3d印刷技術が使用される、請求項1〜13のいずれか一項に記載の単位セル(1,1’,1”)または請求項14もしくは15に記載の人工フォノニック結晶(2)の作製のための製造方法。
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