声子晶体阻尼材料板的制作方法

本发明属于汽车减震降噪工程材料制备领域，具体涉及一种声子晶体阻尼材料板。

背景技术：

共振是指一物理系统在特定频率下，比其他频率以更大的振幅做振动的情形，这些特定频率称之为共振频率。共振带来的危害也是众所周知的，如曼恩河大桥坍塌事故就是由一阶共振引发的，同样的，一阶共振对车身的结构也是具有破坏作用的。而传统的阻尼材料对车身的一阶控制作用非常小。

声子晶体是由弹性固体周期排列在另一种固体或流体介质中形成的一种新型功能材料。目前在车辆方面，尚无利用声子晶体控制低频的研究报道。

技术实现要素：

本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种降低了车身发生一阶共振的风险和车内的低频噪声，提高了整车行驶的舒适性和安全性的声子晶体阻尼材料板。

为实现上述的目的，本发明的技术方案为：

一种声子晶体阻尼材料板，它包括阻尼层和声子晶体结构层，所述阻尼层由热熔型阻尼层和磁性阻尼层复合而成(即上下连接构成)，所述阻尼层上开通若干个孔洞，所述声子晶体结构层镶嵌在热熔型阻尼层和磁性阻尼层之间，且在孔洞中，并与阻尼层平行。

作为进一步的技术方案，以上所述声子晶体结构层由质量单元和弹性单元相连接组成，所述弹性单元镶嵌在热熔型阻尼层和磁性阻尼层之间,所述质量单元和弹性单元均在孔洞中，并与阻尼层平行。弹性单元可设计为矩形，质量单元可设计为圆形、方形或其它形状。

作为进一步的技术方案，以上所述声子晶体阻尼材料板的禁带带隙频率按公式来设计，其中f为带隙频率，单位hz；me为声子晶体结构层的等效质量，单位g；ke为声子晶体结构层的等效刚度，单位n/m。

作为进一步的技术方案，以上所述f、ke和me之间的关系，是当等效质量为1.41g，等效刚度为112233.47n/m时，带隙频率为45hz。

作为进一步的技术方案，以上所述带隙频率f为20～45hz，带隙精度为1hz。

作为进一步的技术方案，以上所述声子晶体结构层厚度为0.5mm，所述磁性阻尼层的厚度为1.5mm，所述热熔型阻尼层的厚度为1mm。

作为进一步的技术方案，以上所述声子晶体结构层与孔洞的边缘存在间隙。

作为进一步的技术方案，以上所述质量单元和弹性单元均为铝材质。

作为进一步的技术方案，以上所述孔洞成行、成列均匀排列。孔洞的间距不做特殊要求。

本发明调节带隙频率的方法是：当质量单元为圆形，直径35mm；弹性单元长度15mm，宽5mm，声子晶体结构层厚度为0.5mm时，则等效质量为1.41g，等效刚度为112233.47n/m，带隙频率为45hz。在此基础上，通过增加质量单元的质量，来调节带隙频率。

如上所述的声子晶体阻尼材料板的制备方法，它的步骤为：

1)：取1.5mm厚磁性阻尼层，冲压成型；

2)：取0.5mm厚的铝片，切割成型；

3)：取1mm厚热熔型阻尼层，冲压成型；

4)：将成型后的3种材料对齐，放入成型机，在140温度下，压制10s；

5)：修边、标识，测试、包装、入库。

本发明的磁性阻尼层和热熔型阻尼层均为市售产品，因此不进行材料的详细赘述。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1.本发明在汽车领域中首次采用声子晶体材料来控制车身的一阶共振，声子晶体阻尼材料与现有阻尼材料平行应用，无缝对接，首次达到实用阶段,解决了汽车减振降噪工程设计中对低频的要求，填补了低频阻尼材料的应用空白。

2.本发明的使用方法与传统的磁性阻尼材料一致，应用在车身的顶棚、侧围等容易受一阶频率(20hz～45hz的低频)影响的部位，一般在涂装车间安装，经烘烤后固化在车身上，不改变原有的安装方式，使用方便；当车辆受到20hz～45hz的低频影响时，振动传导到声子晶体结构层，声子晶体结构与弹性波发生强烈的耦合作用，从而导致了禁带带隙的产生，处于禁带带隙间的振动噪声，将不能继续传播，有效的降低了车身发生一阶共振的风险和车内的低频噪声，再加以磁性阻尼层和热熔型阻尼的辅助降噪作用，提高了整车行驶的舒适性和安全性。

3.本发明根据客户的需求来设计工作范围内的禁带频率，依据禁带频率，设计声子晶体结构的等效质量和等效刚度，得到的产品对低频的控制是有效的。

附图说明

图1为本发明声子晶体阻尼材料板的结构示意图；

图2为本发明图1的a-a剖视图；

图3为本发明声子晶体结构层的结构示意图。

图4为车身采用传统阻尼材料的声压级检测图；

图5为车身采用本发明实施例2的声压级检测图。

附图标记：1-阻尼层，1.1-热熔型阻尼层，1.2-磁性阻尼层，2-声子晶体结构层，2.1-弹性单元，2.2-质量单元，3-孔洞。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不局限于实施例表示的范围。

如图1-3所示，一种声子晶体阻尼材料板，它包括阻尼层和声子晶体结构层，阻尼层由热熔型阻尼层和磁性阻尼层复合而成，阻尼层上开通若干个孔洞，声子晶体结构层镶嵌在热熔型阻尼层和磁性阻尼层之间，且在孔洞中，并与阻尼层平行。声子晶体结构层由质量单元和弹性单元相连接组成，弹性单元镶嵌在热熔型阻尼层和磁性阻尼层之间，质量单元和弹性单元均在孔洞中，并与阻尼层平行。声子晶体阻尼材料板的禁带带隙频率按公式来设计，其中f为带隙频率，单位hz；me为声子晶体结构层的等效质量，单位g；ke为声子晶体结构层的等效刚度，单位n/m。f、ke和me之间的关系，是当等效质量为1.41g，等效刚度为112233.47n/m时，带隙频率为45hz。带隙频率f为20～45hz，带隙精度为1hz。声子晶体结构层厚度为0.5mm，磁性阻尼层的厚度为1.5mm，热熔型阻尼层的厚度为1mm。声子晶体结构层与孔洞的边缘存在间隙。声子晶体结构层为铝材质。孔洞成行、成列均匀排列。声子晶体结构在孔洞中能自由运动。

在上述内容的基础上进行实施：

实施例1

设选择0.5mm厚铝片制造声子晶体结构层，质量单元为圆形，直径35mm；弹性单元长度15mm，宽5mm时，孔洞直径45mm，声子晶体结构层单元4孔排列，间距20mm，磁性阻尼层厚度1.5mm，热熔型阻尼层厚度1mm，在此状态下，声子晶体结构层的等效质量1.41g，声子晶体结构层的等效刚度为112233.47n/m，禁带频率为45hz。

实施例2

在实施例1的总体设计状态下，通过在质量单元上增加0.9g的铝片(厚度0.5mm)，此时等效质量2.31g，等效刚度为112233.47n/m，则禁带频率为35hz。

实施例3

在实施例1的总体设计状态下，通过在质量单元上增加1.1g的铝片(厚度0.5mm)，此时等效质量2.51g，等效刚度为112233.47n/m，禁带频率为34hz。

实施例4

在实施例1的总体设计状态下，通过在质量单元上增加5.7g的铝片(厚度0.5mm)，此时等效质量7.22g，等效刚度为112233.47n/m，则禁带频率为20hz。

下面采用实施例2与传统阻尼材料(传统阻尼材料采用沥青基阻尼材料)进行对比，结果如图4和图5所示，在35hz左右的低频下，采用传统阻尼材料的一阶声压级-19.62db，采用本发明后的一阶声压级-34.63db，较传统阻尼材料多衰减了15.01db，说明本发明的控制作用是明显的。

本发明的数量根据整车的需求设计，因此不进行限定。

上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。