内质量周期结构弹性波传播特性研究

发布时间：2017-12-10 09:10

  本文关键词：内质量周期结构弹性波传播特性研究

  更多相关文章： 声子晶体 内质量系统 弹性波带隙 局域共振

【摘要】：通过类比光物理中“超材料(metamaterials)"、“光子晶体(photonic crystals)"概念,类似术语己被引入到声学材料前沿研究中。弹性波在弹性模量及质量密度周期分布的声学复合结构／复合材料中传播时,与内部周期结构相互作用形成特殊的色散关系。色散曲线之间的频率范围不存在对应频率的波模,形成类似光学中光子晶体带隙现象。在声学研究领域,把这种材料称为“声学超材料(acoustic metamaterials)"、“声子晶体(phononic crystals)"。在工程技术等实际应用方面,声子晶体所具有的带隙特性为减振降噪等问题提供了新的解决思路。随着“局域共振型”声子晶体的提出,研究者们将带隙频率对应的波长降低了两个量级,这为新型声功能器件设计、低频噪声(振动)控制等开辟了新的途径。在实际应用中,对具有特殊功能声学超材料／声子晶体小尺寸、高效性能的要求是一直存在的。由于声子晶体具有可设计性,将其原胞结构、材料参数等晶格特性的针对设计,可以满足对声学材料一些特殊性能的需要,这是一个研究热点。本文围绕声子晶体性能优化的主题,通过设计新型声子晶体以实现低频、宽带、高效的声学材料性能。主要内容有：(1)三谐振质量-弹簧微结构负有效参数、三谐振声子晶体带隙调控规律与三谐振声子晶体滤波特性研究；(2)质量-弹簧型声子晶体缺陷对带隙的影响以及缺陷模的人为调节；(3)具有质量-弹簧微结构特征的六角蜂窝状声子晶体带隙特性和带隙调控规律探讨。理论分析和仿真研究表明：(1)三谐振系统可实现负有效质量特性以及对应频率范围的调节；有趣的是,三谐振声子晶体具有低于局域共振频的低频宽带带隙现象,且带隙调节手段多样；另一方面,三谐振声子晶体滤波特性随周期数增加趋于理想。较小的阻尼对通带内传播的弹性波／振动有明显衰减作用,阻尼较大时带隙现象难以形成。(2)质量-弹簧型声子晶体缺陷模的位置与缺陷质量大小有关,而且缺陷模峰值大小受缺陷位置的影响。(3)具有内质量特征的六角蜂窝状声子晶体可以展示出宽带完全带隙现象,此外,带隙出现的频率位置、带宽可设计。
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O735

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本文编号：1273907