本發(fā)明屬于減振降噪，具體涉及一種附加漸變聲學(xué)黑洞振子的十字條帶吸振器。
背景技術(shù)：
1、振動(dòng)是結(jié)構(gòu)中由于邊界的多次反射產(chǎn)生的駐波，噪聲是結(jié)構(gòu)振動(dòng)向空氣中輻射的波動(dòng)能量，因此，對(duì)結(jié)構(gòu)中的波動(dòng)行為進(jìn)行干涉是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)減振降噪的一種有效手段。在航空航天、軌道交通、船舶工程等領(lǐng)域，振動(dòng)與噪聲不僅會(huì)降低結(jié)構(gòu)的服役性能與使用壽命，還會(huì)對(duì)人員健康和周邊環(huán)境造成不利影響，因此對(duì)高效減振降噪技術(shù)的需求日益迫切。
2、如今較為常見的對(duì)波操控主要分為主動(dòng)和被動(dòng)這兩種方法。主動(dòng)方法一般都需要外部供能，并且設(shè)計(jì)系統(tǒng)十分繁瑣，所以目前沒有大規(guī)模推廣。對(duì)于被動(dòng)方法而言，最基本的形式是附加阻尼材料，有些粘彈性材料能有效地吸收振動(dòng)能量。但是對(duì)于一些重大裝備，為了減振需要在表面粘貼大量的阻尼材料，這樣雖然能夠達(dá)到減振降噪的效果，但是不利于結(jié)構(gòu)的輕量化，不僅增加了經(jīng)濟(jì)成本，而且導(dǎo)致引入過(guò)多附加質(zhì)量。
3、聲學(xué)黑洞（acoustic?black?hole,?abh）效應(yīng)概念的提出為實(shí)現(xiàn)人為操控彈性介質(zhì)及結(jié)構(gòu)中的彎曲波傳播的研究掀起了嶄新篇章。作為一種新型的被動(dòng)控制方法，聲學(xué)黑洞通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)自身形狀的設(shè)計(jì)和優(yōu)化來(lái)對(duì)彈性波的傳播進(jìn)行控制，具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單靈活、質(zhì)量小的優(yōu)點(diǎn)，在薄壁結(jié)構(gòu)中具有強(qiáng)大的潛能和廣闊的應(yīng)用前景。然而，傳統(tǒng)的聲學(xué)黑洞結(jié)構(gòu)通過(guò)對(duì)被控對(duì)象剪裁來(lái)實(shí)現(xiàn)減振降噪的目的，這樣不可避免地降低了結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，在一些關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中這樣的設(shè)計(jì)是不適用的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明公開一種附加漸變聲學(xué)黑洞振子的十字條帶吸振器，旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)被控結(jié)構(gòu)的寬頻減振效果。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
3、一種附加漸變聲學(xué)黑洞振子的十字條帶吸振器，包括十字條帶、連接柱和阻尼片，十字條帶包括位于中心的矩形均勻盤，矩形均勻盤的厚度均勻分布，矩形均勻盤的四個(gè)側(cè)面分別向外水平延伸形成四個(gè)長(zhǎng)度相同的聲學(xué)黑洞條帶，每個(gè)聲學(xué)黑洞條帶的厚度從矩形均勻盤開始到外側(cè)末端按照冪律曲線變化逐漸變薄，每個(gè)聲學(xué)黑洞條帶的末端厚度最小處粘貼阻尼片；多個(gè)十字條帶自上而下依次層疊，相鄰層的十字條帶的矩形均勻盤之間通過(guò)連接柱相連，相鄰層十字條帶的四個(gè)聲學(xué)黑洞條帶各自上下對(duì)應(yīng)，各層十字條帶中的聲學(xué)黑洞條帶的長(zhǎng)度從上至下逐漸增大，且聲學(xué)黑洞條帶的長(zhǎng)度按照冪律曲線變化。
4、進(jìn)一步，所述阻尼片采用丁基橡膠材質(zhì)制作而成。
5、進(jìn)一步，所述連接柱采用氯丁橡膠材質(zhì)制作而成。
6、進(jìn)一步，所述矩形均勻盤和聲學(xué)黑洞條帶均采用鋁材質(zhì)制作而成。
7、進(jìn)一步，所述聲學(xué)黑洞條帶的寬度為20mm。
8、進(jìn)一步，各層十字條帶上的阻尼片尺寸相同。
9、進(jìn)一步，設(shè)聲學(xué)黑洞條帶從矩形均勻盤到阻尼片之間的特征長(zhǎng)度為 labh- i,其中 i為對(duì)應(yīng)的層數(shù)，以聲學(xué)黑洞條帶的最大厚度端的中心為原點(diǎn)，以聲學(xué)黑洞條帶的長(zhǎng)度方向?yàn)?x軸，以聲學(xué)黑洞條帶的厚度方向?yàn)?y軸，設(shè)聲學(xué)黑洞條帶的最大厚度為 hmax，設(shè)聲學(xué)黑洞條帶的最小厚度為 hmin，設(shè)連接柱的厚度為 h1，設(shè)冪指數(shù)為 m，設(shè)層數(shù)為 n；
10、從上至下各層聲學(xué)黑洞條帶的特征長(zhǎng)度的遞增冪函數(shù)表達(dá)式如下：
11、
12、聲學(xué)黑洞條帶的厚度自最大厚度端向最小厚度端按以下表達(dá)式變化：
13、。
14、本發(fā)明所設(shè)計(jì)的十字條帶吸振器，將其安裝在被控結(jié)構(gòu)上，被控結(jié)構(gòu)發(fā)出一定頻率的彈性波，通過(guò)連接柱傳遞至各層十字條帶，由于聲學(xué)黑洞條帶的厚度呈冪函數(shù)形式變化，聲學(xué)黑洞條帶發(fā)揮能量聚集效應(yīng)，彈性波的傳播速度隨著厚度的減小而減小，波長(zhǎng)減小，彈性波的振動(dòng)幅度增加，向厚度變小的區(qū)域聚集；由于各層十字條帶的聲學(xué)黑洞條帶特征長(zhǎng)度呈冪函數(shù)形式變化，利用動(dòng)力吸振效應(yīng)，可以與較多頻率進(jìn)行匹配，對(duì)被控結(jié)構(gòu)進(jìn)行寬頻減振降噪。不同層十字條帶的聲學(xué)黑洞條帶特征尺寸參數(shù)不同，由上層至下層遵循著從小變大的規(guī)律，通過(guò)聲學(xué)黑洞的能量聚焦與耗散效應(yīng)和動(dòng)力吸振效應(yīng)，十字條帶結(jié)構(gòu)的可控頻率范圍更廣，魯棒性更強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)寬頻的減振效果。
1.一種附加漸變聲學(xué)黑洞振子的十字條帶吸振器，其特征在于：包括十字條帶、連接柱和阻尼片，十字條帶包括位于中心的矩形均勻盤，矩形均勻盤的厚度均勻分布，矩形均勻盤的四個(gè)側(cè)面分別向外水平延伸形成四個(gè)長(zhǎng)度相同的聲學(xué)黑洞條帶，每個(gè)聲學(xué)黑洞條帶的厚度從矩形均勻盤開始到外側(cè)末端按照冪律曲線變化逐漸變薄，每個(gè)聲學(xué)黑洞條帶的末端厚度最小處粘貼阻尼片；多個(gè)十字條帶自上而下依次層疊，相鄰層的十字條帶的矩形均勻盤之間通過(guò)連接柱相連，相鄰層十字條帶的四個(gè)聲學(xué)黑洞條帶各自上下對(duì)應(yīng)，各層十字條帶中的聲學(xué)黑洞條帶的長(zhǎng)度從上至下逐漸增大，且聲學(xué)黑洞條帶的長(zhǎng)度按照冪律曲線變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種附加漸變聲學(xué)黑洞振子的十字條帶吸振器，其特征在于：所述阻尼片采用丁基橡膠材質(zhì)制作而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種附加漸變聲學(xué)黑洞振子的十字條帶吸振器，其特征在于：所述連接柱采用氯丁橡膠材質(zhì)制作而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種附加漸變聲學(xué)黑洞振子的十字條帶吸振器，其特征在于：所述矩形均勻盤和聲學(xué)黑洞條帶均采用鋁材質(zhì)制作而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種附加漸變聲學(xué)黑洞振子的十字條帶吸振器，其特征在于：所述聲學(xué)黑洞條帶的寬度為20mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種附加漸變聲學(xué)黑洞振子的十字條帶吸振器，其特征在于：各層十字條帶上的阻尼片尺寸相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種附加漸變聲學(xué)黑洞振子的十字條帶吸振器，其特征在于：設(shè)聲學(xué)黑洞條帶從矩形均勻盤到阻尼片之間的特征長(zhǎng)度為labh-i,其中i為對(duì)應(yīng)的層數(shù)，以聲學(xué)黑洞條帶的最大厚度端的中心為原點(diǎn)，以聲學(xué)黑洞條帶的長(zhǎng)度方向?yàn)閤軸，以聲學(xué)黑洞條帶的厚度方向?yàn)閥軸，設(shè)聲學(xué)黑洞條帶的最大厚度為hmax，設(shè)聲學(xué)黑洞條帶的最小厚度為hmin，設(shè)連接柱的厚度為h1，設(shè)冪指數(shù)為m，設(shè)層數(shù)為n；