低频可调带隙周期性结构研究

发布时间：2023-05-06 05:58

　　周期性结构(声子晶体)是组成材料相或几何尺寸甚至是边界条件在空间上呈现周期性的复合材料或结构。周期性结构能够抑制特定频率范围内的弹性波或声波在结构中的传播,这些频率范围被称为带隙。周期性结构的带隙特性,在超精密运动平台的微振动抑制上有良好的应用前景。超精密运动平台是纳米加工和测量装备的核心部件。相对于超精密运动平台微振动频率,目前周期性结构的最低频率带隙的频率较高且缺乏机动可调性。因此,降低周期性结构的带隙频率,提升带隙频率的机动可调性是周期性结构应用于隔振减振亟待解决的瓶颈问题。针对这一关键问题,本文以获得可产生频率可调的低频带隙的周期性结构为研究目标,一方面综合运用局域共振周期性结构的减振特性和压电智能结构的能量耗散特性,围绕着压电智能材料与分流电路之间耦合作用对带隙特性的调节这一关键问题展开研究;另一方面在研究非线性效应对换能结构的换能性能提升以及工作频带拓宽作用的基础上,探索非线性周期结构的带隙特性以及非线性度等参数对带隙的调节作用。主要成果如下:(1)建立了等频局域共振电路的压电双晶片-金属圆板周期性结构理论模型,得到了振动衰减率较大且频率可调的频率带隙。研究发现:结构中不存...

【文章页数】：107 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 周期性结构概念
    1.3 周期性结构带隙机理
    1.4 带隙可调周期性结构研究现状
    1.5 周期性结构能带结构计算方法
    1.6 课题来源、主要研究方法和研究内容
2 压电双晶片周期圆板带隙特性研究
    2.1 周期圆板理论模型
    2.2 边界条件与连续性条件
    2.3 带隙计算
    2.4 低频带隙调节
    2.5 本章小结
3 压电单晶片周期圆板带隙特性研究
    3.1 周期圆板模型及控制方程
    3.2 等频电路设计
    3.3 方程求解
    3.4 边界条件与连续性条件
    3.5 带隙特性影响因素分析
    3.6 本章小结
4 压电双晶片非线性换能单元性能研究
    4.1 压电双晶片非线性换能单元理论模型
    4.2 无量纲化与方程求解
    4.3 换能性能提升措施分析
    4.4 本章小结
5 非线性周期性结构带隙特性研究
    5.1 非线性周期性结构理论模型
    5.2 无限周期系统的离散化
    5.3 摄动分析
    5.4 数值验证
    5.5 色散特性分析
    5.6 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录A 元胞质量矩阵与刚度矩阵
附录B 攻读博士学位期间发表的学术论文
附录C 攻读学位期间参与的科研项目



本文编号：3809171