一种夹芯梁

本技术涉及机械振动和噪声控制，特别是指一种夹芯梁。

背景技术：

1、随着航空航天技术要求的提高，对应的航天器指向精度、稳定度、机动性等的要求也越来越高，对微振动引发的航天器振动幅值的限制也越来越严格，故在高精度航天器设计中必须考虑微振动的影响，所以微振动是高精度航天器研制必须解决的关键技术之一。

2、航天器微重力环境下有大量振动源，例如航天器上的动量轮和反作用轮等的旋转部件、柔性附件的机械运动，大气阻力、空间粒子流对航天器件的冲击等。在轨航天器产生的微振动虽然幅值很小，但因为太空中的环境阻尼非常小，振动会通过各种结构传递到航天器的内部环境，并激发内部环境关键仪器位置的振动，从而引发一系列不利影响。在低频段的主动、半主动隔振技术结构复杂，耗费能源，有时还会引起环境污染问题。所以现在需要设计一种不需外界能量输入的新型超低频被动隔振结构，来满足当前领域的低频乃至超低频减振降噪需要。

3、声子晶体和声学超材料的快速发展，为解决减振降噪问题提供了一种新的方向。弹性波在周期结构中传播时，通过在整个结构中微小单元自身及其与周围单元和介质之间的相互作用，来达到某一频段内的减振降噪结果，这就为减振降噪的调控和设计提供了丰富、灵活的自由度，但是这种结构在低频波的控制上有一定局限性。相应的局域共振型梁结构的低频隔声性能，其在共振频率处具有非常优秀的减振降噪性能。需要注意的是，在采用局域共振型结构降低隔声峰值频率时，一般是通过增大质量块的质量或减小弹簧的刚度实现，但这也会随之提高整体的面密度或减小弹簧的承载功能。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种夹芯梁，无需减小超材料的刚度或增大附加质量，克服了传统局域共振型结构降低隔声峰值频率需要通过减小弹簧的刚度或增大质量块的质量的弊端，以解决低频及超低频弹性波难以抑制的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

3、一种夹芯梁，包括多个夹芯梁单体，所述夹芯梁单体包括平行设置的第一基础梁和第二基础梁，所述第一基础梁和所述第二基础梁之间设置有金字塔状夹芯结构；所述金字塔状夹芯结构包括多根支杆，所述支杆由所述第二基础梁的上表面以预定角度汇合至所述第一基础梁的下表面形成金字塔塔顶，所述金字塔状夹芯结构的内部设置有局域振子结构；所述局域振子结构包括质量块，所述质量块的侧面环绕设置有多个第一弹性元件，所述第一弹性元件分别与距其最近的支杆相连接，所述质量块的底部设置有第二弹性元件，所述第二弹性元件与所述第二基础梁相连接。

4、其中，所述第一弹性元件与所述支杆一一对应。

5、其中，所述支杆的数量为4根，相应的，所述第一弹性元件的数量为4个。

6、其中，所述质量块为长方体，所述第一弹性元件的一端与所述支杆连接，另一端与所述质量块侧面的中心处连接。

7、其中，所述第一弹性元件倾斜设置，且所述第一弹性元件与所述支杆的连接处高于所述第一弹性元件与所述质量块的连接处。

8、其中，所述第二弹性元件竖直设置在所述质量块的正下方，所述第二弹性元件的一端与所述质量块的底面连接，另一端与所述第二基础梁的上表面连接。

9、其中，所述第一基础梁和所述第二基础梁的尺寸相同。

10、其中，所述支杆的底部焊接固定在所述第二基础梁的上表面边缘处，所述支杆的顶部汇合并焊接固定在所述第一基础梁的下表面中心处。

11、其中，所述第一弹性元件和所述第二弹性元件的刚度系数不同。

12、其中，所述第一弹性元件和所述第二弹性元件均为弹簧。

13、本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

14、上述方案中，所述夹芯梁加工设计简单，造价低廉，无需外界能量输入，仅使用纯无源元件即可实现有利的减振降噪性能，不仅具有足够的刚度和强度等静力学性能，而且能够满足低频及超低频减振降噪的需求，能够被广泛应用到生活和工程中。

技术特征：

1.一种夹芯梁，其特征在于，包括多个夹芯梁单体，所述夹芯梁单体包括平行设置的第一基础梁和第二基础梁，所述第一基础梁和所述第二基础梁之间设置有金字塔状夹芯结构；

2.根据权利要求1所述的夹芯梁，其特征在于，所述第一弹性元件与所述支杆一一对应。

3.根据权利要求2所述的夹芯梁，其特征在于，所述支杆的数量为4根，相应的，所述第一弹性元件的数量为4个。

4.根据权利要求3所述的夹芯梁，其特征在于，所述质量块为长方体，所述第一弹性元件的一端与所述支杆连接，另一端与所述质量块侧面的中心处连接。

5.根据权利要求1所述的夹芯梁，其特征在于，所述第一弹性元件倾斜设置，且所述第一弹性元件与所述支杆的连接处高于所述第一弹性元件与所述质量块的连接处。

6.根据权利要求1所述的夹芯梁，其特征在于，所述第二弹性元件竖直设置在所述质量块的正下方，所述第二弹性元件的一端与所述质量块的底面连接，另一端与所述第二基础梁的上表面连接。

7.根据权利要求1所述的夹芯梁，其特征在于，所述第一基础梁和所述第二基础梁的尺寸相同。

8.根据权利要求1所述的夹芯梁，其特征在于，所述支杆的底部焊接固定在所述第二基础梁的上表面边缘处，所述支杆的顶部汇合并焊接固定在所述第一基础梁的下表面中心处。

9.根据权利要求1所述的夹芯梁，其特征在于，所述第一弹性元件和所述第二弹性元件的刚度系数不同。

10.根据权利要求1所述的夹芯梁，其特征在于，所述第一弹性元件和所述第二弹性元件均为弹簧。

技术总结
本技术提供一种夹芯梁，包括多个夹芯梁单体，夹芯梁单体包括平行设置的第一基础梁和第二基础梁，第一基础梁和第二基础梁之间设置有金字塔状夹芯结构；金字塔状夹芯结构包括多根支杆，支杆由第二基础梁的上表面汇合至第一基础梁的下表面形成金字塔塔顶，金字塔状夹芯结构的内部设置有局域振子结构；局域振子结构包括质量块，质量块的侧面环绕设置有多个第一弹性元件，第一弹性元件分别与距其最近的支杆相连接，质量块的底部设置有第二弹性元件，第二弹性元件与第二基础梁相连接。上述方案中，所述夹芯梁加工设计简单，造价低廉，不仅具有足够的刚度和强度等静力学性能，而且能满足低频及超低频减振降噪的需求，能够被广泛应用到生活和工程中。

技术研发人员：刘春燕,董超,郭振坤
受保护的技术使用者：北京建筑大学
技术研发日：20230703
技术公布日：2024/1/15