一种基于形状记忆合金的声子晶体隔振平台及使用方法

1.本发明涉及隔振降噪领域，具体涉及一种基于形状记忆合金的声子晶体隔振平台及使用方法。


背景技术：

2.低频振动与噪声的控制问题是目前工程领域中亟需解决的难点问题之一。声子晶体是一种具有弹性波带隙的人工周期性复合材料,可用于操控弹性波与声波的传播,在减振降噪等领域应用前景广阔。
3.声子晶体作为一种人工周期性结构的最大特点在于它的可设计性,对于声子晶体设计,一般是通过计算后选取相应的组成材料和结构参数。通常情况下,对于组元为普通材料的声子晶体来说，一旦加工制造出来，由于材料和结构参数被确定，其振动带隙的机理和位置也是唯一确定的。外部振源频率是不可预料的，当振源频率范围发生变化，声子晶体的带隙无法适应这种变化。研究人为的改变带隙的大小、范围、机理,将使声子晶体的带隙设计更为灵活,并由此带来新的应用方式。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提出一种基于形状记忆合金的声子晶体隔振平台，以解决目前声子晶体隔振平台工作频率窄、隔振模式单一、隔振效果不佳的问题。。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种基于形状记忆合金的声子晶体隔振平台，包括三组一维声子晶体模型、连接板、外壳、输出棒和输出平台，所述三组一维声子晶体模型、连接板位于外壳内；
7.每组一维声子晶体模型由多个声子晶体原胞竖向排列而成，所述声子晶体原胞包括铝空心棒，铝空心棒由内向外依次包覆橡胶振子层、形状记忆合金振子层和pi加热薄片；
8.三组一维声子晶体模型平行排列、并形成等边三棱柱结构，连接板将三组一维声子晶体模型的输出端相连接；所述连接板的中心位置连接输出棒；所述外壳包括上保护层、侧保护层和底保护层；所述上保护层中心位置设有输出孔，输出棒穿过输出孔与输出平台连接；所述侧保护层设有导线孔，导线穿过导线孔与pi加热薄片相连；所述底保护层将三组一维声子晶体模型的输入端相连接。
9.优选地，以铝空心棒中心为极点，橡胶振子层、形状记忆合金振子层和pi加热薄片在0
°
位置均设有开口，橡胶振子层在120
°‑
240
°
位置与铝空心棒胶结。
10.优选地，所述橡胶振子层与形状记忆合金振子层胶结；所述橡胶振子层同步形状记忆合金振子层的形变。
11.优选地，所述pi加热薄片与形状记忆合金振子层胶结；所述pi加热薄片同步形状记忆合金振子层的形变。
12.优选地，所述一维声子晶体模型的声子晶体原胞周期数≥4。
13.优选地，所述连接板、上保护层、侧保护层和底保护层的材质为金属或合金。
14.优选地，所述形状记忆合金振子层的材质为双程形状记忆合金。
15.优选地，所述连接板与输出棒、一维声子晶体模型之间均为可拆卸连接；所述输出棒与输出平台可拆卸连接；所述底保护层与一维声子晶体模型的输入端可拆卸连接；所述侧保护层与上保护层、低保护层之间均为可拆卸连接。
16.优选地，所述上保护层的输出孔与输出棒之间留有间隙，所述间隙可以避免对输出棒造成振动的二次干扰。
17.本发明还提供上述基于形状记忆合金的声子晶体隔振平台的使用方法：通过调整pi加热薄片的通电状态实现声子晶体隔振平台的不同隔振降噪模式，以达到不同的隔振降噪效果。
18.所述隔振降噪模式分为三种：
19.低频隔振降噪模式：不与pi加热薄片通电或pi加热薄片断电冷却后，形状记忆合金振子为马氏体状态，与橡胶振子层一起包覆在空心铝棒上，成为局域共振型声子晶体结构，对低频振动信号起到减振降噪作用。
20.高频隔振降噪模式：与全部pi加热薄片通电，形状记忆合金振子为奥氏体状态，形状记忆合金振子层在奥氏体相变时，橡胶振子层随形状记忆合金振子层发生形变，由包覆的马氏体状态称为平直的奥氏体状态，形状记忆合金振子层与橡胶振子层一起由开口处伸直，三个位置一起伸直的振子相连接在一起，成为布拉格型声子晶体结构，对高频振动信号起到减振降噪作用。
21.自由隔振降噪模式：与部分pi加热薄片通电，可自由选择组合为多种隔振降噪模式和工作频率。
22.本发明具有以下有益效果：
23.1、本发明针对工作环境中存在振源的宽振动频率的问题，使用形状记忆合金的杨氏模量变化调节工作频率的位置和宽度。
24.2、本发明针对工作环境中存在振源的多振动形式的问题，使用形状记忆合金的形状记忆效应，调节振子的形状，进行局域共振型和布拉格散射型机理的切换，并且可对环境中的弯曲振动、纵向振动等多种振动形式起到抑制作用。
25.3、本发明结构简单，采用稳定的三角形结构，并且振子形变的所形成的布拉格散射型声子晶体结构也能够实现大范围的变形，可以通过实际应用设计声子晶体原胞数量，隔振效果好，可用于精密仪器实验平台、需要减震作用的支撑平台，并可以与现有隔振平台配合使用。
附图说明
26.下面结合附图对本发明做进一步的说明：
27.图1声子晶体原胞在马氏体状态的包覆结构示意图
28.图2声子晶体原胞在奥氏体状态的平直结构示意图
29.图3原胞组成的一维声子晶体模型结构示意图
30.图4声子晶体隔振平台振子包覆结构核心隔振部件示意图
31.图5声子晶体隔振平台振子平直结构核心隔振部件示意图
32.图6声子晶体隔振平台的整体示意图
发生形变，由包覆的马氏体状态称为平直的奥氏体状态(参考图2)，形状记忆合金振子层1
‑
3与橡胶振子层1
‑
2一起由开口处伸直，三个位置一起伸直的振子相连接在一起，成为布拉格型声子晶体结构，对高频振动信号起到减振降噪作用。
46.参考图5，本发明的声子晶体隔振平台在奥氏体状态下的平直结构。
47.自由隔振降噪模式：与部分pi加热薄片9通电，可自由选择组合为多种隔振降噪模式和工作频率。
48.以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护范围内。