周期及准周期梁结构带隙调控的理论与实验研究

发布时间：2023-06-04 21:16

　　近年来,声子晶体及弹性超材料等人工周期结构的研究受到了广泛的关注,类比光子晶体的概念,声子晶体是一种具有声波或弹性波带隙,可在特定频率范围内阻止结构波传播的人工周期材料。由于带隙的存在,声子晶体在减振降噪、滤波和信号传输上有重要的应用前景。如何拓宽声子晶体和弹性超材料的带隙范围,并拓展研究声子晶体的相应实验手段,具有重要意义。本文就人工周期结构所关心的一些问题,以谱元法和光纤光栅位移传感系统作为工具,对周期及准周期梁结构的带隙调控问题进行理论与实验研究,研究的主要内容包括:(1)将惯容动力吸振器应用于声子晶体中,并研究其在拓宽带隙的潜在应用。分别研究基于惯容的纵波离散模型,以及弯曲波连续结构模型。通过与传统弹簧-质量振子对比,在纵波模型中,惯容吸振器产生两个局域共振带隙,一个较窄的低频带隙以及另一个较宽的高频带隙。在弯曲波模型中,除了两个局域共振带隙,还发现梁结构的布拉格带隙可显着拓宽。考虑阻尼时,纵波模型中分离的两个局域共振带隙可合并成一个较大带隙,能在更宽频率内使纵波发生显著衰减。而弯曲波模型中由于布拉格带隙的存在,可进一步实现更宽的带隙。(2)对流体环境下声子晶体梁的振动带隙和传...

【文章页数】：138 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 声子晶体的研究现状
    1.3 声子晶体的研究方法
    1.4 本文研究目的和主要研究内容
2 一维声子晶体梁的谱元法
    2.1 引言
    2.2 一维梁的谱元法
    2.3 一维周期结构梁的谱元法
    2.4 本章小结
3 光纤光栅系统
    3.1 引言
    3.2 光纤光栅原理
    3.3 实验架设
    3.4 本章小结
4 基于惯容吸振器的声子晶体带隙特性研究
    4.1 引言
    4.2 基于惯容吸振器的纵波模型
    4.3 纵波模型的数值结果和讨论
    4.4 基于惯容吸振器的周期结构梁弯曲波模型
    4.5 弯曲波模型数值结果和讨论
    4.6 小结
5 考虑液体附加质量的声子晶体梁带隙特性研究
    5.1 引言
    5.2 考虑液体附加质量的声子晶体梁谱元法模型
    5.3 浸没声子晶体梁的实验研究
    5.4 实验/理论结果对比及讨论
    5.5 本章小结
6 基于缺陷态的声子晶体梁弯曲波局域化
    6.1 引言
    6.2 含缺陷声子晶体梁谱元法理论
    6.3 含缺陷声子晶体梁的实验研究
    6.4 弯曲波局域化的分析
    6.5 小结
7 基于渐变集中质量的声子晶体梁单向弯曲波传输
    7.1 引言
    7.2 基于渐变集中质量的声子晶体梁谱元法
    7.3 弯曲波单向传输的机理
    7.4 单向传输的实验验证及讨论
    7.5 本章小结
8 总结和展望
    8.1 全文总结
    8.2 未来工作展望
参考文献
攻读博士期间发表成果
作者简介



本文编号：3831030