本發(fā)明涉及材料、機(jī)械構(gòu)造、電磁技術(shù)等領(lǐng)域，具體涉及一種工程結(jié)構(gòu)中使用的隔振支座。

背景技術(shù)：

磁流變彈性體由天然橡膠或者硅橡膠基體和磁性顆粒組成，磁性顆粒在外加磁場(chǎng)條件下會(huì)形成鏈狀聚集結(jié)構(gòu)，其力學(xué)性能可以利用外部磁場(chǎng)連續(xù)、迅速和可逆地控制它的磁流變效應(yīng)，可以動(dòng)態(tài)控制其剛度和阻尼。磁流變彈性體材料在航空航天、汽車、振動(dòng)控制等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

聲學(xué)超材料是具有亞波長(zhǎng)尺寸的新型人工微結(jié)構(gòu)，可以靈活調(diào)控和操縱波長(zhǎng)高于晶格尺寸兩個(gè)數(shù)量級(jí)的彈性波的傳播。局域共振型聲學(xué)超材料的每個(gè)單元有獨(dú)立的機(jī)械振動(dòng)，其禁帶所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于晶格的尺寸，單元尺寸可以很小，使得低頻噪聲和振動(dòng)控制的元件化成為可能。局域共振型超材料在隔振領(lǐng)域的應(yīng)用具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

現(xiàn)有的隔振支座多種多樣，但是目前還沒有采用磁流變彈性體作為包層的三維局域共振型超材料的隔振支座。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種三維可調(diào)諧局域共振型超材料磁流變隔振支座，能夠?qū)崿F(xiàn)中低頻段彈性波的阻隔，而且可以調(diào)節(jié)頻段的位置和寬度。本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種三維可調(diào)諧局域共振型超材料磁流變隔振支座，包括：導(dǎo)磁鋼架、導(dǎo)磁鋼板、軟磁材料件、局域共振型超材料模塊、鋼箔及線圈；導(dǎo)磁鋼架具有基座及基座上方一側(cè)設(shè)置的支撐部，導(dǎo)磁鋼板通過軟磁材料件設(shè)置于導(dǎo)磁鋼架的支撐部的頂端，線圈繞設(shè)于所述支撐部上，局域共振型超材料模塊設(shè)置于導(dǎo)磁鋼架的基座與導(dǎo)磁鋼板之間，局域共振型超材料模塊由矩陣排列的若干立方體晶格局域共振型超材料單元構(gòu)成，鋼箔設(shè)置于若干局域共振型超材料單元的層間；所述局域共振型超材料單元由立方體鎢內(nèi)核、鎢內(nèi)核外圍設(shè)置的磁流變彈性體包層、及磁流變彈性體包層外圍設(shè)置的環(huán)氧樹脂基體組成。

作為具體的技術(shù)方案，所述局域共振型超材料單元中，立方體鎢內(nèi)核邊長(zhǎng)均為0.0175m，加上磁流變彈性體立方體包層后各邊長(zhǎng)為0.0225m，加上嵌入環(huán)氧樹脂基體后構(gòu)成的單元的各邊長(zhǎng)為0.025m。

作為具體的技術(shù)方案，所述局域共振型超材料單元中，鎢內(nèi)核的鎢材料的參數(shù)為：密度ρt＝19.3×10³kg/m³,縱波波速ctl＝5.09×10³m/s和橫波波速ctt＝2.80×10³m/s；環(huán)氧樹脂材料的參數(shù)為：密度ρe＝1.2×10³kg/m³,縱波波速cel＝2.83×10³m/s和橫波波速cet＝1.16×10³m/s；所述磁流變彈性體為包含有鐵顆粒的橡膠基體，橡膠基體中的鐵顆粒的體積比為27％，鐵顆粒密度ρfe＝7.89×10³kg/m³，橡膠密度ρr＝1.2×10³kg/m³，泊松比為0.47。

作為具體的技術(shù)方案，所述鋼箔的參數(shù)為：密度ρs＝7890kg/m³,縱波波速csl＝5780m/s和橫波波速cst＝3220m/s。

作為具體的技術(shù)方案，所述線圈產(chǎn)生的外磁場(chǎng)強(qiáng)度可調(diào)節(jié)范圍為0-10koe。

本發(fā)明提供的三維可調(diào)諧局域共振型超材料磁流變隔振支座，填補(bǔ)了目前該領(lǐng)域的空白，能夠?qū)崿F(xiàn)中低頻段彈性波的阻隔，而且可以調(diào)節(jié)頻段的位置和寬度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的隔振支座的構(gòu)造示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的隔振支座中局域共振型超材料單元的構(gòu)造示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的隔振支座中局域共振型超材料單元的彈性波禁帶結(jié)構(gòu)圖及對(duì)應(yīng)的透射系數(shù)圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的隔振支座中局域共振型超材料單元在外磁場(chǎng)調(diào)節(jié)下的最低頻段彈性波禁帶結(jié)構(gòu)變化圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)施例提供的三維可調(diào)諧局域共振型超材料磁流變隔振支座包括：導(dǎo)磁鋼架10、導(dǎo)磁鋼板20、軟磁材料件30、局域共振型超材料模塊40、鋼箔50及線圈60。導(dǎo)磁鋼架10具有基座11及基座11上方一側(cè)設(shè)置的支撐部12，導(dǎo)磁鋼板20通過軟磁材料件30設(shè)置于導(dǎo)磁鋼架的支撐部12的頂端，線圈60繞設(shè)于導(dǎo)磁鋼架10的支撐部12上，局域共振型超材料模塊40設(shè)置于導(dǎo)磁鋼架10的基座11與導(dǎo)磁鋼板20之間，局域共振型超材料模塊40由矩陣排列的若干立方體晶格局域共振型超材料單元41構(gòu)成，鋼箔50設(shè)置于若干局域共振型超材料單元41的層間。

結(jié)合圖2所示，局域共振型超材料單元41由立方體鎢內(nèi)核411、鎢內(nèi)核411外圍設(shè)置的磁流變彈性體包層412、及磁流變彈性體包層412外圍設(shè)置的環(huán)氧樹脂基體413組成。立方體局域共振型超材料單元41中，立方體鎢內(nèi)核邊長(zhǎng)均為0.0175m，加上磁流變彈性體立方體包層后各邊長(zhǎng)為0.0225m，嵌入環(huán)氧樹脂基體構(gòu)成的單元的各邊長(zhǎng)為0.025m。鎢內(nèi)核411的鎢材料的參數(shù)為：密度ρt＝19.3×10³kg/m³,縱波波速ctl＝5.09×10³m/s和橫波波速ctt＝2.80×10³m/s。環(huán)氧樹脂材料的參數(shù)為：密度ρe＝1.2×10³kg/m³,縱波波速cel＝2.83×10³m/s和橫波波速cet＝1.16×10³m/s。磁流變彈性體為包含有鐵顆粒的橡膠基體，橡膠基體中的鐵顆粒的體積比為27％，鐵顆粒密度ρfe＝7.89×10³kg/m³，橡膠密度ρr＝1.2×10³kg/m³，泊松比為0.47。鋼箔的參數(shù)為：密度ρs＝7890kg/m³,縱波波速csl＝5780m/s和橫波波速cst＝3220m/s。此外，所述線圈60產(chǎn)生的外磁場(chǎng)強(qiáng)度可調(diào)節(jié)范圍為0-10koe。

圖3為本實(shí)施例提供的隔振支座中三維局域共振型超材料結(jié)構(gòu)的彈性波禁帶結(jié)構(gòu)圖及對(duì)應(yīng)的透射系數(shù)圖。圖4為本實(shí)施例提供的隔振支座中三維局域共振型超材料結(jié)構(gòu)在外磁場(chǎng)調(diào)節(jié)下的最低頻段彈性波禁帶結(jié)構(gòu)變化圖?？梢?，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)中低頻段彈性波的阻隔，而且可以調(diào)節(jié)頻段的位置和寬度。

以上實(shí)施例僅為充分公開而非限制本發(fā)明，基于本發(fā)明創(chuàng)新主旨的、未經(jīng)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等效技術(shù)特征的替換，應(yīng)當(dāng)屬于

本技術(shù)：
揭露的范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種三維可調(diào)諧局域共振型超材料磁流變隔振支座，包括：導(dǎo)磁鋼架、導(dǎo)磁鋼板、軟磁材料件、局域共振型超材料模塊、鋼箔及線圈；導(dǎo)磁鋼架具有基座及基座上方一側(cè)設(shè)置的支撐部，導(dǎo)磁鋼板通過軟磁材料件設(shè)置于導(dǎo)磁鋼架的支撐部的頂端，線圈繞設(shè)于所述支撐部上，局域共振型超材料模塊設(shè)置于導(dǎo)磁鋼架的基座與導(dǎo)磁鋼板之間，局域共振型超材料模塊由矩陣排列的若干立方體晶格局域共振型超材料單元構(gòu)成，鋼箔設(shè)置于若干局域共振型超材料單元的層間；所述局域共振型超材料單元由立方體鎢內(nèi)核、鎢內(nèi)核外圍設(shè)置的磁流變彈性體包層、及磁流變彈性體包層外圍設(shè)置的環(huán)氧樹脂基體組成。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)中低頻段彈性波的阻隔，而且可以調(diào)節(jié)頻段的位置和寬度。

技術(shù)研發(fā)人員：許振龍;童杰;卜新華;黃亮國(guó)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.12
技術(shù)公布日：2017.10.24