KR101928141B1 - Acoustic metamaterials composite structures for impact and vibration mitigation - Google Patents

Acoustic metamaterials composite structures for impact and vibration mitigation Download PDF

Info

Publication number
KR101928141B1
KR101928141B1 KR1020160101636A KR20160101636A KR101928141B1 KR 101928141 B1 KR101928141 B1 KR 101928141B1 KR 1020160101636 A KR1020160101636 A KR 1020160101636A KR 20160101636 A KR20160101636 A KR 20160101636A KR 101928141 B1 KR101928141 B1 KR 101928141B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
cross
acoustic meta
acoustic
present
Prior art date
Application number
KR1020160101636A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20180017582A (en
Inventor
설창원
황희윤
이정우
황상균
Original Assignee
국방과학연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국방과학연구소 filed Critical 국방과학연구소
Priority to KR1020160101636A priority Critical patent/KR101928141B1/en
Publication of KR20180017582A publication Critical patent/KR20180017582A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101928141B1 publication Critical patent/KR101928141B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/162—Selection of materials
    • G10K11/165—Particles in a matrix
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/172—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using resonance effects

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

본 발명은 음향메타물질에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음향메타물질 복합재료 구조체를 제조하고, 음향메타물질 복합재료 구조체를 이루는 단위 음향메타물질의 길이, 단면직경, 단면형상, 재질, 배열간격 및 적층 구조 등의 변수 설계를 통해 재사용 및 기계시스템의 구조재료로써 사용이 가능한 충격진동 저감을 위한 음향메타물질 복합재료 구조체에 관한 것이다.
일방향성을 갖는 하나 이상의 단위 음향메타물질이 평행하게 배열되어 단일층을 이루고, 상기 단일층 복수개가 서로 인접하게 교차 적층되어 다층구조체를 이루며, 상기 다층구조체를 단일기지체가 감싸고 있는 것을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acoustic meta-material, and more particularly, to a method of manufacturing an acoustic meta-material composite material structure and a method of manufacturing the acoustic meta-material composite material structure, The present invention relates to an acoustic metamaterial composite material structure for reducing shock vibration which can be used as a structural material of a reuse and mechanical system through a variable design such as a laminated structure.
Wherein at least one unit acoustic meta material having a unidirectionality is arranged in parallel to form a single layer, and a plurality of the single layers are cross-laminated adjacent to each other to form a multi-layer structure, and the multi-layer structure is surrounded by a single structure.

Description

충격진동 저감을 위한 음향메타물질 복합재료 구조체{ACOUSTIC METAMATERIALS COMPOSITE STRUCTURES FOR IMPACT AND VIBRATION MITIGATION}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an acoustic metamaterial composite structure for reducing shock vibrations,

본 발명은 음향메타물질에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음향메타물질 복합재료 구조체를 제조하고, 음향메타물질 복합재료 구조체를 이루는 단위 음향메타물질의 길이, 단면직경, 단면형상, 재질, 배열간격 및 적층 구조 등의 변수 설계를 통해 재사용 및 기계시스템의 구조재료로써 사용이 가능한 충격진동 저감을 위한 음향메타물질 복합재료 구조체에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acoustic meta-material, and more particularly, to a method of manufacturing an acoustic meta-material composite material structure and a method of manufacturing the acoustic meta-material composite material structure, The present invention relates to an acoustic metamaterial composite material structure for reducing shock vibration which can be used as a structural material of a reuse and mechanical system through a variable design such as a laminated structure.

음향메타물질은 자연계에서는 발견되지 않는 특성을 지니도록 금속이나 플라스틱과 같은 소재를 이용하여 인공적으로 주기적인 형상을 만들어 특정 주파수에서 소리 혹은 초음파 등을 통과, 변조, 흡수 등이 가능하도록 구현된 소재이다. The acoustic metamaterial is a material that is made to be able to transmit, modulate, and absorb sound or ultrasound at a specific frequency by artificially forming a periodic shape using materials such as metal or plastic to have characteristics not found in the natural world .

이러한 음향메타물질의 개념은 유전율과 투자율이 모두 음의 값을 가지는 물질의 가능성이 발표되면서 처음 제안되었고, 이후 주기적인 금속 와이어와 분할 링 공명기(Split ring resonator)을 통해서 인공적으로 각각 음의 유전율과 투자율을 갖는 음향메타물질을 구현할 수 있음이 증명되었다.The concept of such an acoustic metamaterial was first proposed by the publication of the possibility of a material having a negative dielectric constant and a permeability, and then, through a periodic metal wire and a split ring resonator, It has been proved that an acoustic meta material having a permeability can be realized.

음향결정(Phononic crystal)이라고 불리는 주기적인 인공 구조는 삼차원의 매트릭스 형태로 배열된 비균질의 매질로 구성되어 있어 이로 인해 특정 주파수 대역에서의 음향 혹은 진동 에너지를 반사 및 투과시키지 않고 저지시킬 수 있으며, 또 특정 영역을 이 음향메타물질로 감싸게 되면 외부의 파동 에너지로부터 완전하게 은폐 및 고립 시킬 수 있는 장점이 있다.A periodic artificial structure called a phononic crystal is composed of an inhomogeneous medium arranged in the form of a three-dimensional matrix, thereby preventing sound or vibration energy in a specific frequency band from being reflected and transmitted, and Wrapping a specific area with this acoustic metamaterial has the advantage of completely concealing and isolating it from external wave energy.

한편, 일반적으로 충격진동을 저감시키는 방법으로는 크게 고무와 같은 탄성중합체, 복합재료, 다공질소재(Foam) 또는 액체 및 기체를 이용한 댐퍼 등과 같이 충격진동을 흡수하는 소재를 이용한 재료적인 방법과 충격이 왔을 때 자기 변형을 통해 충격을 흡수하는 허니콤(Honeycom) 구조 등과 같이 구조의 설계를 통해 충격진동을 흡수하는 구조적인 방법이 있다. On the other hand, in general, as a method for reducing impact vibration, a material method using a material absorbing impact vibration such as an elastic polymer such as rubber, a composite material, a porous material (foam) or a damper using a liquid and a gas, There is a structural method of absorbing impact vibration through the design of the structure, such as a honeycomb structure that absorbs impact through magnetostriction when it comes.

하지만, 상기 재료적인 방법은 이에 사용되는 소재의 강도 및 강성과 같은 기계적인 특성이 낮아 비교적 큰 충격을 견디지 못하는 이유로 기계시스템의 구조재료로써 적용이 어렵고, 상기 구조적인 방법은 충격 흡수 후에 재료의 소성변형 및 파괴가 일어나 재사용이 어려운 단점이 있다.However, it is difficult to apply the material method as a structural material of a mechanical system because the mechanical properties such as the strength and rigidity of the material used therein are so low that they can not withstand relatively large impacts. There is a disadvantage that it is difficult to reuse due to deformation and destruction.

음향메타물질 역시 구조물에 가해지는 충격진동의 전달 경로를 전단방향으로 분산하여 구조물 내부에 전달되는 충격진동을 효과적으로 저감시키는 능력이 우수하고 소재의 탄성 영역 내에서 구형이 가능하나, 외부 하중에 의해 서로 분리될 수 있고 이로 인해 배열 자체가 흐트러지는 문제가 발생하여 재사용이 어려울 뿐 아니라, 기계시스템의 구조재료로써 사용할 수 없는 한계가 있다. The acoustic metamaterial also has an excellent ability to effectively reduce the impact vibration transmitted to the inside of the structure by dispersing the propagation path of the impact vibration applied to the structure in the shear direction and it is possible to form a sphere in the elastic region of the material, There arises a problem that the array itself is disturbed, which makes it difficult to reuse and can not be used as a structural material of a mechanical system.

미국등록특허공보 제8960365호U.S. Patent Publication No. 8960365

이에 상기와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명은 섬유강화 복합재료 구조체와 유사한 음향메타물질 복합재료 구조체를 제조하고, 음향메타물질 복합재료 구조체를 이루는 단위 음향메타물질의 길이, 단면직경, 단면형상, 재질, 배열간격 및 적층 구조 등의 변수 설계를 통해 재사용 및 기계시스템의 구조재료로써 사용이 가능한 충격진동 저감을 위한 음향메타물질 복합재료 구조체를 제공하는 데 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention provides a sound-meta-material composite material structure similar to the fiber-reinforced composite material structure, and a method of manufacturing the sound- It is an object of the present invention to provide an acoustic meta-material composite material structure for reducing shock vibration which can be used as a structural material of reuse and mechanical system through designing of variables such as material, arrangement interval and laminate structure.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 음향메타물질 복합재료 구조체는 일방향성을 갖는 하나 이상의 단위 음향메타물질이 평행하게 배열되어 단일층을 이루고, 상기 단일층 복수개가 서로 인접하게 교차 적층되어 다층구조체를 이루며, 상기 다층구조체를 단일기지체가 감싸고 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an acoustical meta-material composite material structure, wherein at least one unit acoustic meta material having unidirectionality is arranged in parallel to form a single layer, Structure, and the single-layer structure surrounds the multi-layer structure.

또한, 상기 단일층을 이루는 하나 이상의 단위 음향메타물질은 일정한 배열간격(a)을 이루며 평행하게 배열된 것을 특징으로 한다.In addition, the at least one unit acoustic meta-material constituting the single layer may be arranged parallel to each other with a predetermined arrangement interval (a).

또한, 상기 단일층을 이루는 하나 이상의 단위 음향메타물질은 동일한 길이, 동일한 단면직경, 동일한 단면형상 및 동일한 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the at least one unit acoustic meta material constituting the single layer may have the same length, the same cross-sectional diameter, the same cross-sectional shape, and the same material.

또한, 상기 다층구조체를 이루는 단일층 복수개는 층마다 서로 다른 배열간격(a)이 적용된 것을 특징으로 한다.Further, a plurality of single layers constituting the multilayer structure are characterized in that a different arrangement interval (a) is applied to each layer.

또한, 상기 다층구조체를 이루는 단일층 복수개는 층마다 서로 다른 길이를 갖는 단위 음향메타물질이 적용된 것을 특징으로 한다.In addition, a plurality of single layers constituting the multi-layer structure are characterized in that a unit acoustic meta material having a different length is applied to each layer.

또한, 상기 다층구조체를 이루는 단일층 복수개는 층마다 서로 다른 단면직경을 갖는 단위 음향메타물질이 적용된 것을 특징으로 한다.In addition, a plurality of single layers constituting the multi-layer structure are characterized in that a unit acoustic meta material having different cross-sectional diameters is applied to each layer.

또한, 상기 다층구조체를 이루는 단일층 복수개는 층마다 서로 다른 단면형상을 갖는 단위 음향메타물질이 적용된 것을 특징으로 한다.In addition, a plurality of single layers constituting the multi-layer structure are characterized in that a unit acoustical meta-material having different cross-sectional shapes is applied to each layer.

상기 단면형상은 원형, 다각형 또는 타원형 중 어느 하나가 적용되어 이루어진 것을 특징으로 한다.The cross-sectional shape may be circular, polygonal or elliptical.

또한, 상기 다층구조체를 이루는 단일층 복수개는 층마다 서로 다른 재질을 갖는 단위 음향메타물질이 적용된 것을 특징으로 한다.In addition, a plurality of single layers constituting the multi-layer structure are characterized in that a unit acoustic meta material having different materials is applied to each layer.

또한, 상기 다층구조체를 이루는 단일층 복수개는 층마다 서로 다른 적층각을 갖고 서로 인접하게 교차 적층되어 이루어진 것을 특징으로 한다.The plurality of single layers constituting the multi-layer structure are characterized by being formed by crossing layers adjacent to each other at different lamination angles.

상기 적층각은 0도 초과 180도 미만인 것을 특징으로 한다.And the lamination angle is more than 0 degrees and less than 180 degrees.

또한, 상기 단일기지체는 고분자로 이루어진 것을 특징으로 한다.Further, the single-phase retarder is characterized by being made of a polymer.

상기 고분자는 고분자재료, 탄성중합체, 폴리에스터, 폴리에폭시, 폴리우레탄, 비닐에스터 또는 폴리디메틸실록산 중 어느 하나가 적용되어 이루어진 것을 특징으로 한다.The polymer is characterized in that any one of a polymer material, an elastomer, a polyester, a polyepoxy, a polyurethane, a vinyl ester, or a polydimethylsiloxane is applied.

본 발명에 따른 음향메타물질 복합재료 구조체는 섬유강화 복합재료 구조체와 유사하게 제조되어 음향메타물질이 외부 하중에 의해 서로 분리되어 배열 자체가 흐트러지는 문제를 해결함으로써 재사용이 가능한 효과가 있다.The acoustic meta-material composite material structure according to the present invention is manufactured similarly to the fiber-reinforced composite material structure, and the acoustic meta-material is separated from each other by an external load, thereby solving the problem that the arrangement itself is disturbed.

또한, 본 발명의 음향메타물질 복합재료 구조체는 충격 흡수 후에 재료의 파괴를 동반하지 않으므로 일반 구조재료를 넘어서 기계시스템의 구조재료로써 사용이 가능한 효과가 있다. Further, since the acoustic meta-material composite material structure of the present invention does not accompany the destruction of the material after impact absorption, it can be used as a structural material of a mechanical system beyond the general structural material.

도 1은 본 발명의 일 실시 예인 단일층의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예인 다층구조체의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예인 음향메타물질 복합재료 구조체의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예인 적층각의 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예인 다층구조체의 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예인 다층구조체의 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예인 다층구조체의 모식도이다. 1 is a schematic view of a single layer which is an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of a multilayer structure, which is an embodiment of the present invention.
3 is a schematic view of an acoustic meta-material composite material structure according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic view of a stacking angle which is an embodiment of the present invention.
5 is a schematic view of a multi-layered structure which is one embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram of a multilayer structure, which is an embodiment of the present invention.
7 is a schematic view of a multilayer structure which is one embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 음향메타물질 복합재료 구조체를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명하며, 이는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 하는 설명에 한정되지 않는다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an acoustic meta-material composite material structure according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which may be embodied in many different forms by one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. The present invention is not limited to the description.

일반적으로 복합재료 구조체는 두 가지 이상의 재료가 조합되어 물리적, 화학적으로 서로 다른 상(Phase)을 형성하면서 원래의 소재보다 우수한 성능을 발현하는 재료를 말하며 크게 강화재와 기지체(Matrix)로 구성되고, 상기 강화재의 구조에 따라 섬유강화 복합재료(Fibrous composite)와 입자강화 복합재료(Particle composite)로 구분된다. In general, a composite structure is a material that combines two or more materials to form a phase that is physically and chemically different, and exhibits superior performance to the original material. The composite material structure is largely composed of a reinforcing material and a matrix, According to the structure of the reinforcing material, it is divided into a fibrous composite material and a particle composite material.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 음향메타물질 복합재료 구조체는 상기 섬유강화 복합재료(Fibrous composite)의 구조와 유사하며, 일방향성으로 길이(L)를 갖는 섬유(Fiber) 형상의 단위 음향메타물질(1)을 강화재로 적용한 음향메타물질 복합재료 구조체이다.As shown in FIG. 3, the acousto-metallic composite material structure according to the present invention is similar to the structure of the fiber-reinforced composite material, and has a unit of fiber shape having a length L in one direction It is an acoustic meta-material composite material structure in which acoustic meta-material 1 is applied as a reinforcement.

본 명세서에서 사용된 '단위 음향메타물질'이라는 용어는 음향메타물질 복합재료 구조체를 이루고 있는 하나의 단위 요소 즉, 도면에서 도시된 부호 '1'이 가리키고 있는 대상을 의미한다.As used herein, the term 'unit acoustic meta material' refers to one unit element constituting the acoustic meta-material composite structure, that is, the object indicated by the symbol '1' shown in the figure.

도 1에 도시된 바와 같이, 먼저 하나 이상의 단위 음향메타물질(1)이 일정한 배열간격(a)을 두고 평행하게 배열되어 단일층(10)을 형성한다. As shown in Fig. 1, first, one or more unit acoustic meta materials 1 are arranged in parallel at a constant arrangement interval a to form a single layer 10. [

하나의 단일층(10)은 모두 동일한 길이(L), 동일한 단면직경(d), 동일한 단면형상 및 동일한 재질을 갖는 단위 음향메타물질(1)이 하나 이상 적용되어 이루어져 있는데, 여기서 상기 단면형상은 원형, 다각형 또는 타원형 중 어느 하나가 적용될 수 있으며, 상기 재질은 고체, 액체 또는 기체 중 어느 하나가 적용될 수 있다. One monolayer 10 is made up of one or more unit acoustic metamaterials 1 all having the same length L, the same cross-sectional diameter d, the same cross-sectional shape and the same material, Any one of circular, polygonal, and elliptical shapes may be used, and the material may be any one of solid, liquid, and gas.

특히, 상기 액체는 물 또는 기름과 같이 비압축성 액체이거나 밀도가 높은 액체인 것이 바람직할 수 있으며, 상기 기체는 공기, 질소 또는 헬륨과 같은 불활성 기체인 것이 바람직하게 적용될 수 있으나, 이에 한정되어 있지 않고 해당 기술 분야의 종사자의 편의나 사용환경에 맞춰 보다 적합한 재질을 제공하도록 변경이 가능하다.In particular, the liquid may be an incompressible liquid such as water or oil, or a liquid having a high density. The gas may be an inert gas such as air, nitrogen, or helium, but is not limited thereto. It can be changed to provide a more suitable material in accordance with the convenience and the use environment of the technical person in the technical field.

이후, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 단일층(10) 상부에 또 하나의 단일층(10)이 도 4의 적층각(A)을 이루며 인접하게 교차 적층되고, 상기 단일층(10) 상부에 또 다른 하나의 단일층(10)이 적층각(A)을 이루며 인접하게 교차 적층되며, 이를 반복적으로 실시함으로써 다층구조체(100)를 형성한다.Thereafter, as shown in FIG. 2, another single layer 10 on one single layer 10 is cross-laminated adjacently to the stacking angle A of FIG. 4, Another monolayer 10 is formed on the upper portion of the multilayer structure 100 so as to form a lamination angle A, and the multilayer structure 100 is formed by being repeatedly laminated adjacent to each other.

여기서 상기 적층각(A)은 0도 초과 180도 미만인 것을 특징으로 한다.Wherein the stacking angle (A) is characterized by being more than 0 degrees and less than 180 degrees.

도 2는 두 개의 단위 음향메타물질(1)이 하나의 단일층(10)을 형성하고, 단일층(10) 복수개가 적층각(A) 90도를 이루며 서로 인접하게 교차 적층된 다층구조체(100)의 일 실시 예이며, 이는 본 발명의 일 실시 예일 뿐 하나의 단일층(10)을 형성하는 단위 음향메타물질(1)의 개수, 다층구조체(100)를 이루는 단일층(10) 복수개의 개수 또는 적층각(A)과 같은 조건은 이에 한정되어 있지 않고, 해당 기술 분야의 종사자의 편의나 사용환경에 맞춰 보다 적합한 조건을 제공하도록 변경이 가능하다.Figure 2 shows a multi-layer structure 100 in which two unit acoustic metamaterials 1 form a single layer 10 and a plurality of single layers 10 are cross-laminated adjacent to each other at an angle of laminar angle A The number of unit acoustic meta materials 1 forming one single layer 10, the number of single layers 10 constituting the multi-layered structure 100, Or the lamination angle (A) is not limited to the above, but may be changed so as to provide a more suitable condition according to the convenience and use environment of the workers in the technical field.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예인 다층구조체를 보여주는 모식도로, 도 5는 단일층(10) 복수개가 층마다 각각 서로 다른 길이(L)를 갖는 단위 음향메타물질이 적용된 다층구조체(101)를 보여주고 있다. 5 to 7 are schematic views illustrating a multilayer structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view of a multi-layer structure 101 in which a plurality of single layers 10 are applied with a unit acoustic meta material having a length L ).

도 6은 단일층(10) 복수개가 층마다 각각 서로 다른 단면형상을 갖는 단위 음향메타물질이 적용된 다층구조체(102)를 보여주고 있다. FIG. 6 shows a multi-layer structure 102 in which a plurality of single layers 10 are applied to a unit acoustic meta material having a different cross-sectional shape for each layer.

도 7은 단일층(10) 복수개가 층마다 각각 서로 다른 적층각(A)을 이루며 인접하게 교차 적층된 다층구조체(103)을 보여주고 있다. FIG. 7 shows a multi-layer structure 103 in which a plurality of single layers 10 are stacked adjacent to each other at a different stacking angle A for each layer.

여기서 상기 단면형상은 도 6에 한정되어 있지 않고, 원형, 다각형 또는 타원형 중 어느 하나가 적용될 수 있으며, 상기 적층각(A) 역시 도 7에 한정되어 있지 않고 0도 초과 180도 미만인 값 중 어느 하나가 적용될 수 있다.The cross-sectional shape is not limited to that shown in FIG. 6, and any one of circular, polygonal, and elliptical shapes can be used, and the stacking angle A is not limited to FIG. 7, and any one of values greater than 0 degrees and less than 180 degrees Can be applied.

또 도면으로 나타내고 있지는 않지만, 본 발명의 일 실시 예로 단일층(10) 복수개가 층마다 각각 서로 다른 배열간격(a)을 이루고 있는 다층구조체를 형성할 수 있고, 또 다른 일 실시 예로 단일층(10) 복수개가 층마다 각각 서로 다른 단면직경(d)을 갖는 단위 음향메타물질이 적용된 다층구조체를 형성할 수 있다.Although not shown in the drawings, in an embodiment of the present invention, a plurality of single layers 10 may form a multi-layer structure having a different arrangement interval a for each layer, and in another embodiment, a single layer 10 ) A multi-layered structure to which a unit acoustic meta material having a cross-sectional diameter d different from each other can be formed.

나아가 단일층(10) 복수개가 층마다 각각 서로 다른 재질을 갖는 단위 음향메타물질이 적용된 다층구조체를 형성할 수 있는데, 여기서 상기 재질은 앞서 언급한 것과 같이 고체, 액체 또는 기체 중 어느 하나가 적용될 수 있다.Furthermore, it is possible to form a multi-layer structure in which a plurality of single layers 10 are applied to a unit acoustic meta material having different materials for each layer, wherein the material can be any one of solid, liquid, or gas have.

특히, 상기 액체는 물 또는 기름과 같이 비압축성 액체이거나 밀도가 높은 액체인 것이 바람직할 수 있으며, 상기 기체는 공기, 질소 또는 헬륨과 같은 불활성 기체인 것이 바람직하게 적용될 수 있으나, 이에 한정되어 있지 않고 해당 기술 분야의 종사자의 편의나 사용환경에 맞춰 보다 적합한 재질을 제공하도록 변경이 가능하다.In particular, the liquid may be an incompressible liquid such as water or oil, or a liquid having a high density. The gas may be an inert gas such as air, nitrogen, or helium, but is not limited thereto. It can be changed to provide a more suitable material in accordance with the convenience and the use environment of the technical person in the technical field.

또한, 앞서 언급한 일 실시 예 외에, 단위 음향메타물질의 길이(L), 단면직경(d), 단면형상, 재질, 하나 이상의 단위 음향메타물질이 평행하게 배열되며 이루는 배열간격(a) 또는 단일층 복수개가 서로 인접하게 교차 적층될 때 이루는 적층각(A)의 변수들 중 하나 이상의 변수가 복합 적용되어 보다 다양한 형상 및 구조를 갖는 다층구조체(100)를 형성할 수 있다.In addition, in addition to the above-mentioned one embodiment, it is also possible to use the length L of the unit acoustic meta material, the sectional diameter d, the cross-sectional shape, the material, the arrangement interval a in which one or more unit acoustic meta- One or more of the variables of the stacking angle A formed when the plurality of layers are cross stacked adjacent to each other can be applied in combination to form the multi-layer structure 100 having more various shapes and structures.

다시 말해, 단위 음향메타물질(1)의 길이(L), 단면직경(d), 단면형상, 재질, 배열간격(a) 또는 단일층(10) 복수개가 서로 인접하게 교차 적층될 때 이루는 적층각(A)과 같은 변수들을 다양하게 변화시켜 설계함으로써, 각기 다른 충격진동 저감의 효과를 보이는 음향메타물질 복합재료 구조체를 제조할 수 있다. In other words, the length L of the unit acoustic meta material 1, the cross-sectional diameter d, the cross-sectional shape, the material, the arrangement interval a or the number of stacking angles (A), it is possible to fabricate an acoustic meta-material composite structure exhibiting different impact vibration reduction effects.

마지막으로, 상기 언급한 다양한 특징을 갖는 다층구조체(100~103)는 도 3에 도시된 바와 같이 하나의 단일기지체(20)에 감싸져 음향메타물질 복합재료 구조체(200)를 이루는 것을 특징으로 한다.Finally, the multi-layered structures 100 to 103 having the above-mentioned various characteristics are characterized in that they are wrapped in a single support body 20 as shown in FIG. 3 to form an acousto-metallic composite material structure 200 .

여기서 단일기지체(20)는 고분자일 수 있으며, 바람직하게는 고분자재료, 탄성중합체, 폴리에스터, 폴리에폭시, 폴리우레탄, 비닐에스터 또는 폴리디메틸실록산 중 어느 하나가 적용될 수 있으나, 이에 한정되어 있지 않고 해당 기술 분야의 종사자의 편의나 사용환경에 맞춰 보다 적합한 재질을 제공하도록 변경이 가능하다.Here, the single-phase retarder 20 may be a polymer, and preferably any one of a polymer material, an elastomer, a polyester, a polyepoxy, a polyurethane, a vinyl ester, or a polydimethylsiloxane may be applied, It can be changed to provide a more suitable material in accordance with the convenience and the use environment of the technical person in the technical field.

앞서 살펴본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자인 당업자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. It should be noted that the above-described embodiment is a preferred embodiment for facilitating the present invention by a person skilled in the art to which the present invention belongs, and is not limited to the above- The scope of the present invention is not limited thereto.

따라서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다. It will be apparent to those skilled in the art that various changes, substitutions, and alterations can be made hereto without departing from the spirit of the present invention, and it is obvious that those parts easily changeable by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.

1 : 단위 음향메타물질 10 : 단일층
20 : 단일기지체 100~103 : 다층구조체
200 : 음향메타물질 복합재료 구조체 1: unit acoustic meta-material 10: single layer
20: single retardation 100 to 103: multilayer structure
200: acoustic metamaterial composite structure

Claims (13)

일방향성을 갖는 하나 이상의 단위 음향메타물질이 평행하게 배열되어 단일층을 이루고, 상기 단일층 복수개가 서로 인접하게 교차 적층되어 다층구조체를 이루고, 상기 다층구조체를 고분자재료, 탄성중합체, 폴리에스터, 폴리에폭시, 폴리우레탄, 비닐에스터 또는 폴리디메틸실록산 중 어느 하나가 적용되는 고분자로 이루어진 단일기지체가 감싸고 있되,
상기 다층구조체를 이루는 단일층 복수개는 층마다 서로 다른 배열간격(a), 길이, 단면직경, 단면형상, 재질 및 적층각 중 어느 하나 이상의 특성을 갖는 단위 음향메타물질이 적용되어, 충격 흡수 후에도 재료가 파괴되지 않는 것을 특징으로 하는 충격진동 저감을 위한 음향메타물질 복합재료 구조체.Wherein at least one unit acoustic meta material having unidirectionality is arranged in parallel to form a single layer, and a plurality of the single layers are cross-laminated adjacent to each other to form a multi-layer structure, and the multi-layer structure is formed of a polymer material, an elastomer, A single element made of a polymer to which any one of epoxy, polyurethane, vinyl ester, and polydimethylsiloxane is applied,
A plurality of single layers constituting the multi-layer structure may be applied to a unit acoustic meta material having a different arrangement spacing (a), length, cross-sectional diameter, cross-sectional shape, material and lamination angle for each layer, Wherein the acoustic metamaterial composite material structure is not destroyed. 제 1항에 있어서,
상기 단일층을 이루는 하나 이상의 단위 음향메타물질은 일정한 배열간격(a)을 이루며 평행하게 배열된 것을 특징으로 하는 충격진동 저감을 위한 음향메타물질 복합재료 구조체.The method according to claim 1,
Wherein at least one unit acoustic meta material constituting the single layer is arranged in parallel with a predetermined arrangement interval (a). 제 2항에 있어서,
상기 단일층을 이루는 하나 이상의 단위 음향메타물질은 동일한 길이, 동일한 단면직경, 동일한 단면형상 및 동일한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 충격진동 저감을 위한 음향메타물질 복합재료 구조체.3. The method of claim 2,
Wherein the at least one unit acoustic meta material forming the monolayer is made of the same length, the same cross-sectional diameter, the same cross-sectional shape, and the same material. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 단면형상은 원형, 다각형 또는 타원형 중 어느 하나가 적용되어 이루어진 것을 특징으로 하는 충격진동 저감을 위한 음향메타물질 복합재료 구조체.The method according to claim 1,
Wherein the cross-sectional shape is formed by applying any one of circular, polygonal, and elliptical shapes. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 적층각은 층마다 0도 초과 180도 미만의 범위로 서로 다른 적층각을 갖고 서로 인접하게 교차 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 충격진동 저감을 위한 음향메타물질 복합재료 구조체. The method according to claim 1,
Wherein the laminating angle is formed by alternately laminating adjacent layers having different laminating angles in a range of greater than 0 degrees and less than 180 degrees for each layer. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020160101636A 2016-08-10 2016-08-10 Acoustic metamaterials composite structures for impact and vibration mitigation KR101928141B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160101636A KR101928141B1 (en) 2016-08-10 2016-08-10 Acoustic metamaterials composite structures for impact and vibration mitigation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160101636A KR101928141B1 (en) 2016-08-10 2016-08-10 Acoustic metamaterials composite structures for impact and vibration mitigation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180017582A KR20180017582A (en) 2018-02-21
KR101928141B1 true KR101928141B1 (en) 2018-12-11

Family

ID=61524676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160101636A KR101928141B1 (en) 2016-08-10 2016-08-10 Acoustic metamaterials composite structures for impact and vibration mitigation

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101928141B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10873812B2 (en) 2017-02-09 2020-12-22 The University Of Sussex Acoustic wave manipulation by means of a time delay array

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102025855B1 (en) * 2018-03-30 2019-09-26 국방과학연구소 Acoustic metamaterials structures for impact vibration mitigation and formation method thereof
KR102025853B1 (en) * 2018-03-30 2019-09-26 국방과학연구소 Acoustic metamaterials structures for impact vibration mitigation by controlling nonliner contact properties and formation method thereof
KR102200473B1 (en) * 2018-12-12 2021-01-08 한국과학기술연구원 Sound Absorption Structure and Method of manufacturing the same
KR102124562B1 (en) * 2019-01-23 2020-06-18 국방과학연구소 Acoustic metamaterials structures for impact vibration mitigation by controlling local resonance properties and formation method thereof
KR102311748B1 (en) * 2019-08-05 2021-10-13 한국과학기술연구원 Sound absorption device and Method of manufacturing the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3135803B2 (en) * 1993-10-30 2001-02-19 エル・エフ・カー−レンクフルークケルパージステーメ・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング Vibration absorber for silencing objects
KR200262275Y1 (en) * 2001-10-18 2002-03-18 조승상 Apparatus for absorbing shock power
JP2014215617A (en) * 2013-04-25 2014-11-17 トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ，インコーポレイティド Process of attenuating elastic and/or acoustic band gap frequency in phononic metamaterial devices and phononic devices

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3135803B2 (en) * 1993-10-30 2001-02-19 エル・エフ・カー−レンクフルークケルパージステーメ・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング Vibration absorber for silencing objects
KR200262275Y1 (en) * 2001-10-18 2002-03-18 조승상 Apparatus for absorbing shock power
JP2014215617A (en) * 2013-04-25 2014-11-17 トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ，インコーポレイティド Process of attenuating elastic and/or acoustic band gap frequency in phononic metamaterial devices and phononic devices

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10873812B2 (en) 2017-02-09 2020-12-22 The University Of Sussex Acoustic wave manipulation by means of a time delay array
US11228838B2 (en) 2017-02-09 2022-01-18 The University Of Sussex Acoustic wave manipulation by means of a time delay array
US11785384B2 (en) 2017-02-09 2023-10-10 The University Of Sussex Acoustic wave manipulation

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180017582A (en) 2018-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101928141B1 (en) Acoustic metamaterials composite structures for impact and vibration mitigation
Li et al. Multifunctional sound-absorbing and mechanical metamaterials via a decoupled mechanism design approach
Wang et al. Broadband underwater sound absorbing structure with gradient cavity shaped polyurethane composite array supported by carbon fiber honeycomb
US9284727B2 (en) Acoustic barrier support structure
US9270253B2 (en) Hybrid acoustic barrier and absorber
CN103975385B (en) High bandwidth anti-resonance vibration film
US9076429B2 (en) Acoustic metamaterials
RU2477223C2 (en) Cellular structure for noise absorbing panels
US20140027199A1 (en) Vibro-Acoustic Attenuation or Reduced Energy Transmission
Thorp et al. Attenuation of wave propagation in fluid-loaded shells with periodic shunted piezoelectric rings
WO2017186765A1 (en) Phononic crystal vibration isolator with inertia amplification mechanism
RU2405216C2 (en) Layered structure having double order frequency-selective characteristic
KR101804694B1 (en) Acoustic metamaterials structures for impact and vibration mitigation
CN104347064B (en) Hybrid resonator and array of hybrid resonators
Vo et al. Blast resistant enhancement of meta-panels using multiple types of resonators
Tang et al. Wave propagation in the polymer-filled star-shaped honeycomb periodic structure
CN114962518B (en) Lattice cell structure, plane structure and three-dimensional structure with energy absorption and vibration reduction characteristics
CN105774052B (en) The core filled composite material of multiple-layer stacked curved surface scapus born of the same parents' structure
CN102568465A (en) Under-water self-adapting curved-surface composite acoustic material
Wang et al. Manufacturing of membrane acoustical metamaterials for low frequency noise reduction and control: a review
CN106847253A (en) A kind of honeycomb cavity structure acoustic stimulation
CN104776142A (en) Tower type floating raft arrangement
KR102025855B1 (en) Acoustic metamaterials structures for impact vibration mitigation and formation method thereof
CN113799449B (en) Composite damping plate for medium-low frequency noise reduction switching
KR102025853B1 (en) Acoustic metamaterials structures for impact vibration mitigation by controlling nonliner contact properties and formation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant