一种具有y型插接装配结构的多腔型声学超构材料
技术领域
1.本发明涉及声学材料技术领域，尤其是涉及一种具有y型插接装配结构的多腔型声学超构材料。
背景技术：
2.近年来，许多学者对于多腔型声学超构材料的结构设计及吸声机理进行了大量研究，通过对吸声腔体空间的卷曲和盘绕等空间折叠方式，增加声波在多腔单元中的传播路径，实现对低频声波的高效吸收，且其结构轻薄，被快速用于工业领域对低频噪声的吸收。多腔型超构材料的腔体为封闭型，表面仅有小孔或内插管，通过隔板的曲折盘绕对其内腔空间分隔构成多腔结构，该结构往往较复杂，其内部对隔板的拼接密封较多，难以用3d打印、注塑、吹塑、挤塑、冲压等工艺对其一体化成型，所以在制备其实体样件时，常采用拆分成型与装配密封方式来实现。
3.为满足装配方式简单、密封性好且结构轻量化等工程应用需求，目前隔板和背板典型的装配方式有胶水粘接与直槽插接方式，该方式的弊端有：1)使用胶水粘接方式需限时装配、胶水涂抹工序要求高、装配效率低、会产生voc污染物，胶水的风干与老化易开裂，导致粘接处发生声泄露，影响超构材料的降噪性能，且胶水粘接方式不利于后期的拆卸维护；2)直槽插接方式不便于定位装配，复杂的隔板与背板上的直槽难以对齐插接，给装配工序带来一定难度，装配效率低。
技术实现要素：
4.为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种具有y型插接装配结构的多腔型声学超构材料，也即一种多隔板腔型声学超构材料的插接装配。本发明以嵌入管复合迷宫型结构单元为研究对象，具有y型插接装配结构的多腔型声学超构材料用于插接装配复杂腔型超构材料，该装配方式便捷、密封性好，无需使用胶水等密封剂，仅需一次插接即完成多腔型超构材料的制作，且背板易拆卸，便于后期对腔体维护。本发明提出的y型插接装配方式不受限于隔板分布的复杂性与材质的选型，在多腔型超构材料装配制备领域有广泛的应用前景。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.本发明提供一种具有y型插接装配结构的多腔型声学超构材料，包括相互插接连接并形成多腔的面层和背层，所述面层包括面板和隔板，所述背层包括背板和y型插槽；所述面板设置于背板正上方，所述面板靠近背板的一侧设置有隔板，所述背板靠近面板的一侧设置有与隔板相匹配的y型插槽，且背板与y型插槽一体化成型；所述面板表面设置有吸声孔或内插管，与经序构设计的隔板一体化成型。
7.在本发明的一个实施方式中，所述y型插槽包括平行设置的第一插槽板和第二插槽板，所述第一插槽板和第二插槽板形成y型内腔。
8.在本发明的一个实施方式中，所述第一插槽板靠近第二插槽板一侧的高度低于远
离第二插槽板一侧的高度；所述第二插槽板靠近第一插槽板一侧的高度低于远离第一插槽板一侧的高度；所述第一插槽板靠近第二插槽板的一侧的高度与第二插槽板靠近第一插槽板一侧的高度相同。
9.在本发明的一个实施方式中，所述y型内腔包括顶部漏斗型内腔和底部直槽型内腔。
10.在本发明的一个实施方式中，所述直槽型内腔的宽度与隔板的厚度相等。
11.在本发明的一个实施方式中，隔板插入y型插槽内构成装配体。
12.在本发明的一个实施方式中，所述隔板的形状选自根据目标降噪频率序构设计的串联、并联或串并联混合的迷宫型、螺旋型或其他空间折叠构型中的一种。
13.在本发明的一个实施方式中，所述隔板与面板相垂直。
14.在本发明的一个实施方式中，所述y型插槽与背板相垂直。
15.在本发明的一个实施方式中，所述吸声孔设置有若干个，吸声孔的深度允许相同或不同。
16.在本发明的一个实施方式中，所述面层和背层允许以叠接的方式设置有若干层。
17.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
18.(1)本发明的具有y型插接装配结构的多腔型声学超构材料的装配方式便捷、密封性好，无需额外使用胶水等密封剂，不受限于隔板分布的复杂性，仅需一次插接即完成多腔型超构材料的装配，且背板易拆卸，便于后期对腔体维护。
19.(2)本发明提出的y型插接装配方式不受限于隔板分布的复杂性与材质的选型，在多腔型超构材料装配制备领域有广泛的应用前景。
附图说明
20.图1为本发明的具有y型插接装配结构的多腔型声学超构材料的三维结构示意图；
21.图2为本发明的具有y型插接装配结构的多腔型声学超构材料的装配剖面示意图；
22.图3为图2中a-a剖面示意图；
23.图4为图3中b处的放大图；
24.图5为本发明的具有y型插接装配结构的多腔型声学超构材料的装配局部剖切示意图；
25.图6为本发明的具有y型插接装配结构的多腔型声学超构材料的双层装配应用示意图；
26.图7为胶水粘接方式的装配示意图；
27.图8为直槽插接方式的装配示意图；
28.图9为y型槽插接方式的装配示意图；
29.图10为三种装配方式样件对应的吸声系数数据图；
30.图中标号：1、面板；2、隔板；3、背板；4、y型插槽；5、吸声孔；6、直槽；7、胶水粘合剂。
具体实施方式
31.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
32.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应
做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或焊接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
34.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
35.实施例1
36.本实施例提供一种具有y型插接装配结构的多腔型声学超构材料，如图1-6所示，包括相互插接连接并形成多腔的面层和背层，面层包括面板1和隔板2，背层包括背板3和y型插槽4；面板1设置于背板3正上方，面板1靠近背板3的一侧设置有隔板2，背板3靠近面板1的一侧设置有与隔板2相匹配的y型插槽4(构成插接装配)，且背板3与y型插槽4一体化成型；面板1表面设置有吸声孔5或内插管，与经序构设计的隔板2一体化成型；其中，面层和背层允许以叠加装配的方式设置有若干层以形成若干层多腔型声学超构材料(图6)，不同层的隔板2的形状可以相同，可以不同。
37.进一步的，y型插槽4包括平行设置的第一插槽板和第二插槽板，第一插槽板和第二插槽板形成y型内腔；第一插槽板靠近第二插槽板一侧的高度低于远离第二插槽板一侧的高度；第二插槽板靠近第一插槽板一侧的高度低于远离第一插槽板一侧的高度；第一插槽板靠近第二插槽板的一侧的高度与第二插槽板靠近第一插槽板一侧的高度相同；
38.更进一步的，y型内腔包括顶部漏斗型内腔(便于隔板2的插接)和底部直槽型内腔，直槽型内腔的宽度与隔板2的厚度相等以保障与隔板2密封配合。
39.隔板2与y型插槽4互为映射分布，装配时，隔板2插入y型插槽4内并构成装配体；隔板2与吸声孔5可根据目标降噪频率序构设计，隔板2的构型和分布形式不限，可多样化，可以是串联、并联或串并联混合方式的迷宫型、螺旋型或其他复杂空间折叠构型；优选地，隔板2的形状选自根据目标降噪频率序构设计的串联或并联的迷宫型、螺旋型中的一种；隔板2与面板1相垂直用于有序分割出多种结构参数的独立腔体，y型插槽4与背板3相垂直；吸声孔5设置有若干个，吸声孔5的深度允许相同或不同；
40.根据目标降噪频率序构设计吸声腔型声学超构材料的构型，包括多参数吸声腔体与吸声孔5的构型和分布，各参数吸声腔体之间使用隔板2分隔；
41.更进一步的，面层和背层均可采用3d打印、注塑、吹塑、挤塑或冲压中任一所述方式制备得到；面层和背层的原材料可以根据使用场景进行选配。
42.实施例2
43.本实施例提供一种具有y型插接装配结构的多腔型声学超构材料的应用。
44.对吸声腔型声学超构材料设计完成后，使用sla 3d打印技术分别一体化制备超构材料单元的面层和背层，原材料为光敏树脂。
45.进一步的，如图7～9所示，本实施例提供三种装配方式，分别如下：
46.1)胶水粘接方式：在隔板2与直槽6之间使用胶水粘合剂7粘接；
47.2)直槽插接方式：隔板2与直槽6插接；
48.3)y型槽插接方式：隔板2与y型插槽4插接；
49.其他构型均相同。
50.三种装配方式对应的超构材料单元样件的吸声系数数据如图10所示，表明：
51.1)胶水粘接方式：由于胶水粘合剂7在风干过程中会发生凝固和收缩，易在其粘接处出现裂缝，导致腔体间发生泄漏与窜声，引起共振频率的偏移和吸声系数的降低，可见于吸声系数峰值低于仿真值；
52.2)直槽插接方式：隔板2难以完全插入直槽6内，导致隔板2局部扭曲变形且产生一定间隙，影响其样件的共振模式和吸声性能，对应吸声系数峰值频率有少量偏移，吸声能力表现最差，吸声系数峰值最低；
53.3)y型槽插接方式：吸声系数峰值频率较仿真值基本吻合，其对应的吸声能力最好，吸声系数峰值最高，且未出现其他峰值，表明采用y型插槽4的装配方式使得各腔体间密封性良好。
54.三种装配方式吸声系数曲线对比表明，y型槽插接方式的吸声系数曲线、峰值频率与仿真数据对应更好，吸声系数峰值最接近仿真值。在三种装配方式中，利用y型槽插接方式的样件的声学性能最优，表明其密封效果最好。
55.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的解释，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。