欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13336804447 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13336804447
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2026110343195
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2026-10-12
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种非均匀局域共振屏障的目标隔振频段设计方法,其特征在于,包括:

确定目标振源的主导频率范围,将所述主导频率范围作为目标隔振频段;

根据所述目标隔振频段,确定目标隔振屏障中各谐振晶胞单元的非均匀布置参数;其中,非均匀布置为在振动传播方向和/或屏障层间方向上至少部分相邻谐振晶胞单元在几何参数和/或动力参数上存在差异;所述几何参数包括晶胞外特征尺寸、质量块内特征尺寸、包覆层厚度、晶胞间距中的至少一种;所述动力参数包括质量块密度、质量块弹性模量、包覆层密度、包覆层弹性模量中的至少一种;所述非均匀布置参数包括几何参数和/或动力参数;

基于所述非均匀布置参数,沿所述振动传播方向和/或所述屏障层间方向,将所述目标隔振屏障划分为多个局部周期子域;其中,每个局部周期子域内的谐振晶胞单元具有相同的几何参数和/或动力参数;

针对每个局部周期子域,基于所述局部周期子域内谐振晶胞单元的非均匀布置参数和预设屏障边界条件,建立对应的动力学模型,通过所述动力学模型,计算各局部周期子域在所述目标隔振频段内各频率点对应频率响应函数值;

确定所述频率响应函数值小于预设衰减阈值的连续频率区间,将所述连续频率区间作为对应局部周期子域的局部有效隔振频段,确定所有局部有效隔振频段的并集,得到整体有效隔振频段;

计算所述整体有效隔振频段对所述目标隔振频段的覆盖度,当所述覆盖度低于预设覆盖率阈值时,调整所述非均匀布置参数直至所述覆盖度不低于所述预设覆盖率阈值,输出调整后的非均匀布置参数为所述目标隔振屏障的设计参数。

2.根据权利要求1所述的一种非均匀局域共振屏障的目标隔振频段设计方法,其特征在于,所述根据所述目标隔振频段,确定目标隔振屏障中各谐振晶胞单元的非均匀布置参数,具体包括:确定目标隔振屏障中谐振晶胞单元的组成数量,基于所述组成数量将所述目标隔振频段划分为多个连续的子频段;其中,每个子频段对应一个谐振晶胞单元的目标共振频率;

通过共振频率与所述非均匀布置参数之间的预设函数关系,根据各谐振晶胞单元的目标共振频率,计算每个谐振晶胞单元的几何参数值和/或动力参数值;其中,各谐振晶胞单元的共振频率沿所述振动传播方向和/或所述屏障层间方向依次覆盖所述目标隔振频段。

3.根据权利要求1所述的一种非均匀局域共振屏障的目标隔振频段设计方法,其特征在于,所述基于所述非均匀布置参数,沿所述振动传播方向和/或所述屏障层间方向,将所述目标隔振屏障划分为多个局部周期子域,具体包括:沿所述振动传播方向和/或所述屏障层间方向,依次获取相邻谐振晶胞单元的非均匀布置参数;

当所述相邻谐振晶胞单元的非均匀布置参数仅包含几何参数,且几何参数存在差异时,确定存在差异的几何参数变化位置,基于所述几何参数变化位置为分界点,将几何参数不存在差异的连续多个相邻谐振晶胞单元,划分为同一个局部周期子域;

当所述相邻谐振晶胞单元的非均匀布置参数仅包含动力参数且动力参数存在差异时,确定存在差异的动力参数变化位置,基于所述动力参数变化位置为分界点,将动力参数不存在差异的连续多个相邻谐振晶胞单元,划分为同一个局部周期子域;

当所述相邻谐振晶胞单元的非均匀布置参数包含几何参数和动力参数,且几何参数或动力参数中存在至少一个存在差异时,确定存在差异的参数变化位置,基于所述参数变化位置为分界点,将几何参数和动力参数均不存在差异的连续多个相邻谐振晶胞单元,划分为同一个局部周期子域。

4.根据权利要求1所述的一种非均匀局域共振屏障的目标隔振频段设计方法,其特征在于,所述针对每个局部周期子域,基于所述局部周期子域内谐振晶胞单元的非均匀布置参数和预设屏障边界条件,建立对应的动力学模型,具体包括:获取每个局部周期子域内各谐振晶胞单元的基体质量、质量块质量、质量块与基体之间的等效刚度、以及外荷载值;

针对每个局部周期子域内各谐振晶胞单元,建立质量块运动方程:,以及基体运动方程:;

其中,为局部周期子域内谐振晶胞单元的序号,为第个质量块的加速度,为基体的加速度,为基体的位移幅值,为第个质量块的位移幅值;

基于预设屏障边界条件,对所述质量块运动方程和所述基体运动方程添加屏障边界,得到每个局部周期子域对应的动力学模型。

5.根据权利要求4所述的一种非均匀局域共振屏障的目标隔振频段设计方法,其特征在于,所述基于预设屏障边界条件,对所述质量块运动方程和所述基体运动方程添加屏障边界,得到每个局部周期子域对应的动力学模型,具体包括:所述预设屏障边界条件公式为:;其中,为沿振动传播方向或屏障层间方向排列的基体节点序号,为第个节点处的基体位移,为波数,为相邻谐振晶胞单元之间的间距,为虚数单位;

基于预设屏障边界条件,以振源弹性波为外部激励,将每个局部周期子域内所有谐振晶胞单元的基体位移和质量块位移设为布洛赫波形式:;其中,为角频率,为时间,为波数,为所述振源弹性波沿所述振动传播方向和/或所述屏障层间方向位置坐标;

将所述布洛赫波形式的基体位移输入至所述基体运动方程中,并将所述布洛赫波形式质量块位移输入至所述质量块运动方程中,得到每个局部周期子域对应的特征方程组:将所述特征方程组作为每个局部周期子域对应的动力学模型。

6.根据权利要求5所述的一种非均匀局域共振屏障的目标隔振频段设计方法,其特征在于,所述通过所述动力学模型,计算各局部周期子域在所述目标隔振频段内各频率点对应频率响应函数值,具体包括:获取所述目标隔振频段的最低频率和最高频率,将所述目标隔振频段离散为多个离散频率点;

针对每个局部周期子域,将每个离散频率点的角频率代入所述动力学模型中,得到每个离散频率点对应的基体位移幅值和质量块位移幅值;

将输入端位置处的位移幅值作为输入端响应幅值,将输出端位置处的位移幅值作为输出端响应幅值;其中,输入端为局部周期子域靠近振源一侧的边界,输出端为局部周期子域远离振源一侧的边界;

通过频率响应函数:,计算每个离散频率点的频率响应函数值,作为所述局部周期子域在所述目标隔振频段内各频率点对应的频率响应函数值。

7.根据权利要求1所述的一种非均匀局域共振屏障的目标隔振频段设计方法,其特征在于,所述调整所述非均匀布置参数直至所述覆盖度不低于所述预设覆盖率阈值,具体包括:基于预设的调整步长,修改所述非均匀布置参数中的几何参数值和/或动力参数值;

基于修改后的非均匀布置参数,重新进行覆盖度评估,得到更新后的覆盖度,并判断所述更新后的覆盖度是否低于所述预设覆盖率阈值;

若所述更新后的覆盖度低于所述预设覆盖率阈值,则继续基于所述预设的调整步长修改所述非均匀布置参数,并重复执行覆盖度评估,直至所述覆盖度不低于所述预设覆盖率阈值。

8.一种非均匀局域共振屏障,其特征在于,包括:

多个谐振晶胞单元,所述多个谐振晶胞单元沿振动传播方向和/或屏障层间方向阵列排布,形成屏障本体;

每个所述谐振晶胞单元包括外围基体、位于所述外围基体内部的柔性包覆层、以及位于所述柔性包覆层内部的质量块;

在所述阵列排布中,至少部分相邻的谐振晶胞单元在几何参数和/或动力参数上存在差异,形成非均匀布置;所述几何参数和/或动力参数通过权利要求1-7任意一项的一种非均匀局域共振屏障的目标隔振频段设计方法获得;

所述非均匀布置使得所述屏障本体在频域内形成多个相互拼接或重叠的有效隔振禁带,所述多个有效隔振禁带构成连续覆盖的整体有效隔振频段。

9.如权利要求8所述的一种非均匀局域共振屏障,其特征在于,所述非均匀布置为以下形式中的一种:沿所述振动传播方向或所述屏障层间方向,所述几何参数和/或动力参数按照固定梯度依次递增或递减的正向梯度布置或逆向梯度布置;

或者,沿所述振动传播方向或所述屏障层间方向,所述几何参数和/或动力参数从中部向两端依次递减的扩散布置。

10.如权利要求8所述的一种非均匀局域共振屏障,其特征在于,所述屏障采用竖向埋置方式设置于振源与受保护区域之间的地基中,且所述屏障设置于靠近振源一侧的近场区域。