新型声学超材料梁带隙特性分析

发布时间：2021-08-24 19:00

　　为了突破局域共振带隙带宽窄的瓶颈,并获得宽频低频带隙,本文将基于磁流变弹性体的局域共振单元应用于新型超材料梁的设计.本文采用谱元法对所设计的超材料梁进行建模计算,基于离散傅里叶变换理论和变分法构建了谱梁单元,基于力-位移关系法构建了磁流变弹性体局域共振谱单元.利用有限元法计算结果的收敛趋势检验了本文结果的正确性.通过频响曲线讨论分析了外加磁场强度、局域共振单元附加质量和单胞梁段的材料组成等因素对所设计超材料梁带隙特性的影响.研究发现,采用基于磁流变弹性体的局域共振单元设计超材料梁,可以使局域共振带隙宽度达到与Bragg带隙相当的水平,有效拓展局域共振带隙的宽度,提高该超材料梁的减隔振能力;增大磁流变弹性体局域共振单元附加质量,将减小超材料梁Bragg带隙的下界频率并拓展其带隙宽度;增加磁流变弹性体超材料梁单胞数是提高其Bragg带隙和局域共振带隙衰减能力的有效手段;单胞梁段材料构成差异越大,低频带隙越多,总带宽越大,衰减能力越强. 

【文章来源】：哈尔滨工业大学学报. 2020,52(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

磁流变弹性体超材料梁

谱梁单元的节点力和节点位移

ΔG= 18μ 0 μ 1 χ 2 Η 0 2 φA c k 0 3 (1-ε matrix ) 3 (4-γ 2 ) (1+γ 2 ) 3.5 [3k 0 3 (1-ε matrix ) 3 -4χA c ] 2 .?????? ??? (16)式中:μ0和μ1分别为磁流变弹性体基体的真空磁导率和相对磁导率;χ为粒子的磁化率;H0为外加磁场强度;?为铁粒子的体积分数;Ac为由粒子极化数量决定的系数,当极化的粒子足够多时,该系数为定值;k0为无纵向压力条件下铁粒子间距与半径的比值;εmatrix为磁流变弹性体基体的正压应变;γ为振荡剪切应变的振幅.

【参考文献】：
期刊论文
[1]船舶水下噪声研究三十年的基本进展及若干前沿基础问题[J]. 俞孟萨,林立.  船舶力学. 2017(02)
[2]铰接桁架结构动力学问题研究[J]. 李凤明,吴志静,刘荣强.  宇航学报. 2012(05)



本文编号：3360542