螺旋结构声子晶体板带隙特性研究

发布时间：2021-01-13 23:29

　　对振动和噪声的有效抑制是振动工程领域一直以来所追求的目标。近年来,局域共振型声子晶体的提出为低频减振降噪技术的发展提供了全新的思路。凭借可靠性高,频带宽等优势,利用声子晶体实现减振降噪的方法成为了减振降噪领域的研究热点,受到了学术界和工程界的广泛关注。本文以设计一种具有低频减振特性的声子晶体板为研究目标,提出了一种新型的螺旋结构声子晶体板,并结合能带结构、振动模态和传输特性,对其带隙特性进行了系统和深入的研究。论文主要研究内容和结论如下:首先分析了基于有限元法的声子晶体板带隙特性计算方法,结合能带结构和振动模态,系统研究了板波模态与局域共振模态的耦合作用;然后探究了基板和局域共振单元的参数对弯曲波带隙特性的影响,发现选择杨氏模量较低的材料作基板,基板变薄,适当减小晶格常数,选择密度较高的材料作圆柱,增大圆柱高度,适当减小螺旋结构的宽度均有利于拓宽弯曲波带隙;探究了阻尼对传输特性的影响,发现基板阻尼和螺旋结构阻尼均可以抑制基板的共振峰;最后提出了一种由螺旋角度和圆柱高度梯度变化的局域共振单元所组成的有限周期声子晶体板结构,实现了对低频弯曲波带隙的进一步拓宽,其原理是叠加了每个共振单元的带... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

按周期结构维度分类的声子晶体

第一章 绪 论第四章开展螺旋结构声子晶体板的传输特性研究与优化。针对声子晶体低隙难以获得，低频带隙过窄，不利于实际应用等问题，对局域共振单元的排式进行研究。梯度改变单个共振单元的螺旋旋转角度和圆柱高度，分别计算输特性，总结有限周期结构的带隙特性随梯度变化的规律，进一步提出优化结构声子晶体板低频带隙特性的方法。本章既是对第三章关于能带结构所表带隙特性的验证，也是对实际工程应用的传输特性的进一步研究。本章最后综合了前文的研究结果，提出了螺旋结构声子晶体板的一个低频减振应用实例有推广价值。本文的体系结构如图 1-2 所示。

第二章 声子晶体理论基础及带隙特性计算方法研究问题，该关系被称为能带结构。能带结构中，带隙就是指没有能量与的那些区域。而根据声子晶体的平移性和 Bloch 波的周期性可知，电子矢的周期性函数，且周期可以为任意的倒格矢。因此，再结合晶格的，可以得出，获得能带结构所需要的所有波矢可以被局限到一个比简更小的区域，称之为不可约布里渊区，一维和二维声子晶体的不可约图 2-1 阴影区域所示。同时，已有学者证明波矢取不可约布里渊区的高以得到特征值的极值[15]。综上所述，波矢k 只需沿着不可约布里渊区的边界选取波矢的值，即可定声子晶体带隙的能带结构，该结论可以大大简化关于声子晶体带隙量。


本文编号：2975747