CN115424602A - 刚度可调节超构材料隔音板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种刚度可调节超构材料隔音板，它由至少一个胞元构成，所述胞元包括围绕空腔外周形成的框架、连接在所述框架两端开口处且具有弹性的上薄膜和下薄膜，还包括分别连接在所述上薄膜与下薄膜上的上质量块和下质量块，所述框架、所述上薄膜以及所述下薄膜围合形成的空腔为密闭的空间，所述框架上开设有连通空腔的至少一个充气孔。通过向空腔充空气或者惰性气体，可以改变上薄膜和下薄膜的张紧力，进而改变上薄膜和下薄膜的刚度，从而调整了隔音板的降噪参数。
Description
技术领域
本发明属于自动静音测试箱体的超构隔音材料部分，属于薄膜型声学功能（超构）材料，涉及一种刚度可调节超构材料隔音板。
背景技术
随着社会的进步以及科学技术的发达，隔声材料在现代社会中的运用也愈来愈普遍，对于工业、航天航空、交通、住宅建筑等领域得到了广泛的应用。工程中使用最多的是在传播路径上采用声学材料进行阻隔，这种方法简单、成本低，在合理的传递路径上选择合适的声学材料将噪声吸收或隔离。
传统的隔声材料有实心砖块、钢筋混泥土墙、木板、石膏板、钣金、隔声毡、玻璃纤维板等，而针对于传统隔声材料，要减少透射声，阻隔噪声的传递，它不是如吸声建筑材料一样多孔、疏松、透气，反之，它的材质必须是重而密实的，如钢铁、钣金、瓷砖等各类建筑材料。按照质量作用定律，中高频隔声材料的数量要远远多于低频隔声材料。同时，当隔声材料厚度每增加 1 倍时，其传递损失只增加 6dBA。虽然，可以通过增加材料厚度或密度的方式增加隔声效果，但其质量较大且实际隔声效果并不明显。因此，必须打破质量作用定律，研发新型隔声材料或隔声结构，满足低频隔声的需求。传统隔声材料材质的特点是密实无孔洞或裂纹，具有很大的质量，难以满足一些工业产品的隔音测试，难以适用于静音舱的吸音材料的设计和制造。
而对于隔声超构材料，它不但较传统材料具有更佳的抗噪声效果和更轻的质量，而且对于传统的隔声材料，如纤维、泡沫和隔声棉等材料，只有对较高频率下隔声效果更好，但在低频下隔声效果并不理想。
声学超构材料是一种较新的声学领域建筑材料,是微结构材料中的重要类别。声学超构材料相较于普通的声学材料，具备了丰富的设计理论、强大的可设计性、优越的性能（特别是密度低、低频隔声性能优越）等一系列优点，能够突破普通声学材料的物理极限，为破解当前声学工程领域中面临难题和痛点问题等方面带来了机会。而随着近年来超构材料行业从无到有的蓬勃发展，声学超构材料作为超材料的主要分支，在隔声、降噪、减震和振动控制等方面展示出了卓越的特性，并日益受到国家机械、交通、工程、新材料等重点产业、重点企业的关注和重视。声学超构材料是由不同弹性模量和密度质量的材料构成的周期性人工复合结构。通过设计合理的局域共振结构，声学超构材料可以提供近乎任意的有效参数,包含负的质量密度、负的体积模量、负的剪切模量、双负和其他一些不同寻常的密度和模量组成。
发明内容
本发明的目的是要提供一种刚度可调节超构材料隔音板，解决了如何更灵活调整隔音板参数的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供了一种刚度可调节超构材料隔音板，它由至少一个胞元构成，所述胞元包括围绕空腔外周形成的框架、连接在所述框架两端开口处且具有弹性的上薄膜和下薄膜，还包括分别连接在所述上薄膜与下薄膜上的上质量块和下质量块，所述框架、所述上薄膜以及所述下薄膜围合形成的空腔为密闭的空间，所述框架上开设有连通空腔的至少一个充气孔。
优选地，所述上薄膜和所述下薄膜的材料为聚丙烯薄膜、尼龙薄膜、聚酯薄膜、聚乙烯薄膜和硅橡胶薄膜中的至少一种。
优选地，所述框架两端开口边缘向两端方向越过所述上薄膜和所述下薄膜的边缘并延伸一定长度形成端边。
优选地，所述上薄膜外周缘与所述框架之间还通过护圈相连接。
优选地，所述胞元设置有若干个，所有的所述胞元的框架相连接而排布成单层延展的板状体。
进一步地，所述胞元排布成行列形式，且同一行的胞元内空腔由相邻框架之间的充气孔相连通。
更进一步地，每一行的胞元内空腔的充气压力相异。
进一步地，所述胞元排布成环环相套的圆盘形。
优选地，所述胞元设置有若干个，且所有的所述胞元的框架相连接而排布成多层的延展板状体。
进一步地，同一层的所有所述胞元通过相邻框架之间的充气孔相连通，且每一层的内腔中充气压力相异。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的刚度可调节超构材料隔音板，由于包括框架、上薄膜、下薄膜以及分别设置在上薄膜和下薄膜上的上质量块与下质量块，框架、上薄膜、下薄膜围合成空腔，而上薄膜与下薄膜是有弹性的，因此通过向空腔充空气或者惰性气体，可以改变上薄膜和下薄膜的张紧力，进而改变上薄膜和下薄膜的刚度，从而调整了隔音板的降噪参数。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是本发明实施例1的胞元结构立体示意图；
图2是图1的中心剖图；
图3是本发明实施例1的胞元结构立体示意图；
图4是本发明实施例1俯视图，由胞元构成的隔音板为单层延展的板状体；
图5是本发明实施例3俯视图，由胞元构成的隔音板为单层延展的圆盘形；
图6是本发明实施例4侧视图，胞元构成多层的延展板状体；
其中，附图标记说明如下：
1、框架；11、端边；
2、上薄膜；
3、下薄膜；
4、上质量块；
5、下质量块；
6、充气孔；
7、空腔；
8、护圈。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
如图1所示刚度可调节超构材料隔音板的一个胞元，若干胞元行列排布可形成图4中的隔音板。如图1和图2，单个胞元包括框架1、上薄膜2、下薄膜3、上质量块4和下质量块5。框架1、上薄膜2、下薄膜3围合形成空腔7，空腔7为密闭的空间。框架1围绕空腔7外周形成类似筒状体。上薄膜2和下薄膜3分别连接在框架1两端开口处。上薄膜2和下薄膜3的材料为聚丙烯薄膜、尼龙薄膜、聚酯薄膜、聚乙烯薄膜和硅橡胶薄膜中的至少一种，具有弹性。上薄膜2和下薄膜3上分别连接有上质量块4和下质量块5。上质量块4和下质量块5为密度较大的硬质材料，可提供集中质量，可为金属薄片，选择金属材料的密度，可调整固有频率。框架1上还开设有至少一个充气孔6，充气孔6与空腔7连通，用于向空腔7中通入空气或惰性气体。通过充气能改变上薄膜2和下薄膜3的刚度。
框架1的两端边缘向两端方向越过上薄膜2和下薄膜3的边缘并延伸一定长度形成端边11。端边11形成一定空间，用于上薄膜2和下薄膜3向外鼓起时不突出于端边11外，从而能使胞元相堆叠而不干扰。
如图4所示实施例1，若干胞元的框架1相连接而排布成单层延展的板状体，为行列排布。且同一行的胞元内的空腔7由相邻框架1之间的充气孔6（参见图1）相连通。即图4中A所指一行的所有胞元之间的内腔相连通，因此充气压力相同。而B所指的一行所有胞元之间的内腔也相连通，因此充气压力相同。而A、B行的胞元充气压力可以不同，从而调整吸声范围。
实施例2
如图3所示实施例2的胞元，该胞元与图1所示的实施例1的胞元之间的区别是，上薄膜2以及下薄膜3外周缘与框架1之间还连接有护圈8，从而在方筒形的框架1内也可以配置圆片形的上薄膜2和下薄膜3。护圈8可以使用吸音材料，例如玻璃纤维、聚酯纤维匹配、中纤板、多孔板以及钣金。
实施例3
如图5所示实施例3，它与图4所示的实施例3的区别是胞元排布成环环相套的圆盘形。
实施例4
如图6所示实施例4的侧视图，胞元的框架1相连接，排布成多层的延展板状体。多层是由框架1的端边11相对接形成。且每一层的所有胞元内空腔7可以全部相连通。如C所指一层的所有胞元内空腔7相连通，而D所指一层的所有胞元内空腔7也相连通，且C、D两层的胞元内空腔7可以充不同压力的气体，从而调整吸声范围。
上述实施例的刚度可调节超构材料隔音板，基于局域共振原理，在一定频率的声波激励下拥有负等效质量等超常物理性质，能够打破单层结构质量定律的限制，实现轻质低频隔声，成为解决各领域低频噪声难题的新手段。是一种新型的薄膜共振型声学功能材料结构，用作隔音。具有很广泛的应用前景。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种刚度可调节超构材料隔音板，其特征在于：它由至少一个胞元构成，所述胞元包括围绕空腔（7）外周形成的框架（1）、连接在所述框架（1）两端开口处且具有弹性的上薄膜（2）和下薄膜（3），还包括分别连接在所述上薄膜（2）与下薄膜（3）上的上质量块（4）和下质量块（5），所述框架（1）、所述上薄膜（2）以及所述下薄膜（3）围合形成的空腔（7）为密闭的空间，所述框架（1）上开设有连通空腔（7）的至少一个充气孔（6）。
2.根据权利要求1所述的刚度可调节超构材料隔音板，其特征在于：所述上薄膜（2）和所述下薄膜（3）的材料为聚丙烯薄膜、尼龙薄膜、聚酯薄膜、聚乙烯薄膜和硅橡胶薄膜中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的刚度可调节超构材料隔音板，其特征在于：所述框架（1）两端开口边缘向两端方向越过所述上薄膜（2）和所述下薄膜（3）的边缘并延伸一定长度形成端边（11）。
4.根据权利要求1所述的刚度可调节超构材料隔音板，其特征在于：所述上薄膜（2）外周缘与所述框架（1）之间还通过护圈（8）相连接。
5.根据权利要求1所述的刚度可调节超构材料隔音板，其特征在于：所述胞元设置有若干个，所有的所述胞元的框架（1）相连接而排布成单层延展的板状体。
6.根据权利要求5所述的刚度可调节超构材料隔音板，其特征在于：所述胞元排布成行列形式，且同一行的胞元内空腔（7）由相邻框架（1）之间的充气孔（6）相连通。
7.根据权利要求6所述的刚度可调节超构材料隔音板，其特征在于：每一行的胞元内空腔（7）的充气压力相异。
8.根据权利要求5所述的刚度可调节超构材料隔音板，其特征在于：所述胞元排布成环环相套的圆盘形。
9.根据权利要求1所述的刚度可调节超构材料隔音板，其特征在于：所述胞元设置有若干个，且所有的所述胞元的框架（1）相连接而排布成多层的延展板状体。
10.根据权利要求9所述的刚度可调节超构材料隔音板，其特征在于：同一层的所有所述胞元通过相邻框架（1）之间的充气孔（6）相连通，且每一层的内腔中充气压力相异。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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