一种控制低频噪声的声子晶体空腔装置的制作方法

本实用新型涉及声子晶体隔振降噪装置领域，具体涉及一种控制低频噪声的声子晶体空腔装置。

背景技术：

声子晶体是具有声子带隙的人造周期介质结构，当弹性波的频率落在带隙(禁带)内时，将无法通过声子晶体材料，起到了隔振降噪的作用。利用其带隙性质，可设计出全新隔振、降噪材料，所以声子晶体在工程领域有着广泛的应用前景。

目前声子晶体的机理方面有了一定的研究结果，也制作有相应的声子晶体板、声子晶体梁、隔振器等装备。但声子晶体作为优良的隔振降噪装置在工程应用方面的使用率依然很低，而且现有技术中缺乏作为理论研究基础的声子晶体模型装置的开发，而声子晶体模型装置可以为声子晶体在工程应用研究方面提供有效的解决思路。

技术实现要素：

针对现有技术不足，本实用新型提供了一种控制低频噪声的声子晶体汽车空腔模型装置。

采用的技术方案是：一种控制低频噪声的声子晶体空腔装置，包括空腔本体和设置在空腔本体外表面上的呈矩阵式排列的多个声子晶体单元，

在矩阵式排列的多个声子晶体单元外周围的空腔本体外表面上选取两个点，分别为激励输入点和输出点，激励输入点和输出点共线；

声子晶体单元包括位于上部的圆柱形散射体和位于下部的采用软性包覆材料制成的圆柱形软性包覆材料层，散射体与软性包覆材料层同轴，且两者之间粘贴连接，声子晶体单元通过下部的软性包覆材料层粘贴在空腔本体外表面上。

本实用新型技术方案，根据汽车车厢板件的特点，选用相应厚度的钢板材料制作汽车车厢简化模型实物箱体。在钢板空腔上制备声子晶体单元组，其中，空腔模型装置制成，干燥24小时后，在半消声室内进行频率响应试验和噪声试验，用于通过有限元法和试验法研究汽车空腔声子晶体模型的振动特性和降噪特性。

进一步地，空腔本体采用钢板制成的密封箱体空腔，钢板厚度为0.6mm-1.0mm。

进一步地，空腔本体为厚0.9mm的钢板组成的长方体箱体空腔，其外部长×宽×高尺寸为1000mm×800mm×500mm。

进一步地，在长方体箱体空腔的上表面上至左朝右设置15行x5列的声子晶体单元，其中15行x5列的声子晶体单元距离空腔本体左侧边界150mm。

进一步地，激励输入点设置在空腔本体左侧的边界位置上，输出点共线设置在空腔本体右侧，输出点靠近15行x5列的声子晶体单元设置。

进一步地，每相邻两个声子晶体单元的圆心之间的距离为50mm。

进一步地，散射体为圆钢柱体，其高度为4mm；软性包覆材料为硅酮胶，软性包覆材料层高度为5mm。空腔本体的材料选择密度、弹性模量较小的材料钢板；软性包覆材料层的包覆层材料选择弹性模量较小的软弹性材料硅酮胶；散射体采用密度大的重金属材料圆钢柱体。

进一步地，软性包覆材料层与散射体之间以及软性包覆材料层与空腔本体外表面之间都采用液态硅酮结构胶粘贴连接。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果是：

本实用新型的控制低频噪声的声子晶体空腔装置，通过制作声子晶体空腔模拟汽车车厢，制作工艺简单，为声子晶体在汽车减振降噪中的应用研究提供有效的解决思路。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为声子晶体单元结构示意图；

图3为声子晶体单元俯视结构示意图；

图4为传输特性曲线。

具体实施方式

下面对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。

为使本实用新型的内容更加明显易懂，以下结合附图1-4和具体实施方式做进一步的描述。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1：

如图1和2所示，一种控制低频噪声的声子晶体空腔装置，包括空腔本体1和设置在空腔本体1外表面上的呈矩阵式排列的多个声子晶体单元2，在矩阵式排列的多个声子晶体单元2外周围的空腔本体1外表面上选取两个点，分别为激励输入点6和输出点7，激励输入点6和输出点7共线。声子晶体单元2包括位于上部的圆柱形散射体3和位于下部的采用软性包覆材料制成的圆柱形软性包覆材料层4，散射体3与软性包覆材料层4同轴，且两者之间粘贴连接，声子晶体单元2通过下部的软性包覆材料层4粘贴在空腔本体1外表面上。

如图1所示，空腔本体1为厚0.9mm的钢板组成的长方体箱体空腔，其外部长×宽×高尺寸为1000mm×800mm×500mm。在长方体箱体空腔的上表面5上至左朝右设置15行x5列的声子晶体单元2，其中15行x5列的声子晶体单元2距离空腔本体1左侧边界150mm。每相邻两个声子晶体单元2的圆心之间的距离为50mm。激励输入点6设置在空腔本体1左侧的边界位置上，输出点7共线设置在空腔本体1右侧，输出点7靠近15行x5列的声子晶体单元2设置。

如图2所示，声子晶体单元2的直径为50mm，散射体3为圆钢柱体，其高度为4mm；软性包覆材料为硅酮胶，软性包覆材料层4高度为5mm。空腔本体的材料选择密度、弹性模量较小的材料钢板；软性包覆材料层的包覆层材料选择弹性模量较小的软弹性材料硅酮胶；散射体采用密度大的重金属材料圆钢柱体。

如图2所示，软性包覆材料层4与散射体3之间以及软性包覆材料层4与空腔本体1外表面之间都采用液态硅酮结构胶粘贴连接，并静置24小时后制作成本实施例的样件。

本实施例，根据汽车车厢板件的特点，选用相应厚度的钢板材料制作汽车车厢简化模型实物箱体。在钢板空腔上制备声子晶体单元组，其中，空腔模型装置制成，干燥24小时后，在半消声室内进行频率响应试验和噪声试验，用于通过有限元法和试验法研究汽车空腔声子晶体模型的振动特性和降噪特性。

本实施例，在空腔本体上表面5的激励输入点6输入激励，输出点7采集，采用有限元法计算频率响应，结果如如图4的传输特性曲线所示，图4的传输特性曲线说明，本实用新型的结构能在233.5～313.6hz，461.5～562.5hz频率范围内，有很明显的带隙，衰减幅度最大达到40db左右，能够有效的控制机械设备的中、低频振动噪声。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

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