周期结构中的反常波传播行为及其调控

发布时间：2022-01-15 04:36

　　具有带隙特性的周期性结构或材料称为声子晶体（PnCs）。带隙是声子晶体研究的重要分支,近年来对带隙的主动调控取得了丰富的成果,而在带隙边缘,波传播的群速度会发生迅速变化,容易出现一些反常现象,在通带范围内会表现出一般材料不具有的特性,比如负折射现象、定向传播等。这些通带范围内的特性使波的传播行为易于调控,可用于制造滤声器、声学透镜、声学波导以及隔振器等仪器,具有非常广泛的应用前景。本文在通带范围内研究了三种波传播的反常现象:负折射、定向传播、拓扑边界态,主要研究内容包括:1.在一维弱非线性周期结构中,每一个振子上加载压电弹簧,并将次相邻振子之间通过线性弹簧连接,构建非局部周期结构模型。利用Lindstedt-Poincaré（L-P）摄动法对同时具有非局部效应和压电弹簧的一维弹簧振子周期系统进行研究计算,得到了周期结构频散曲线的近似解析解。通过数值计算得出了不同因素对频散曲线的影响。非局部效应会使频散曲线整体向上拉升,当其增大到一定程度时,频散曲线会出现显著变化,出现零及负的群速度,此时波包能量的传播会出现三种不同的形态,向前传播、局域传播以及向后传播。改变压电弹簧刚度系数及弹簧非线性... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

西班牙马德里“流动的旋律”雕塑[8]

图 1.2 声子晶体板结构（二维）。图 1.3 不同维数的声子晶体结构示意图层状周期结构，2D：圆柱单元周期排列在基体材料中3D：球状单元周期排列在基体材料中。

（或其他颗粒状）散射体埋入某一基体材料中所形成的三维周期点阵结构，分为体心立方晶格(Body Centered Cubic)、面心立方晶格(Face Centered Cubic)或简单立方晶格(SimpleCubic)等。一般而言，晶格类型决定了布里渊区(BrillouinZone)的范围。图 1.2 声子晶体板结构（二维）。

【参考文献】：
期刊论文
[1]周期结构后屈曲新算法及其应用[J]. 黄屹澜,高楠,鲍荣浩,陈伟球.  计算力学学报. 2016(04)
[2]A brief review on one-dimensional topological insulators and superconductors[J]. Huai-Ming Guo.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2016(03)
[3]二维声子晶体微腔能带结构的有限元分析与设计[J]. 李建宝,汪越胜,张传增.  人工晶体学报. 2010(03)



本文编号：3589913