低频宽带隙声子晶体研究

发布时间：2024-02-23 16:07

　　声子晶体是具有弹性波带隙特性的人造周期性材料或结构。在带隙频率范围内,声子晶体可以有效地抑制弹性波的传播。因此,声子晶体在减振、降噪、声功能器件、微/纳米科技、智能机器人和隐形技术等领域具有广阔的应用前景。超精密运动平台是纳米加工和测量装备中的核心部件。抑制其低宽频的微振动是提高纳米加工和测量精度迫切需要解决的瓶颈问题。面向这一国家重大战略需求,本文针对抑制超精密运动平台微振动的声子晶体开展研究,基于结构动力学、波动力学和能量法等基本原理,围绕“降低带隙频率”和“拓宽带隙范围”两个核心问题进行探究,旨在获得具有低频宽带隙、减振性能好等特性的声子晶体。主要研究内容及成果包括:1.建立了折叠梁型压电声子晶体理论模型,揭示了其低频宽带隙特性及其产生机理,阐明了电路参数和几何参数对带隙特性的影响规律,并应用有限元方法进行了验证。折叠梁式压电声子晶体不仅能够产生更优的带隙特性:低频、宽带隙和强衰减,还可以部分解决应用过程中的尺寸问题。两个Bragg带隙的区间分别为369Hz-1687 Hz和2127 Hz-4000 Hz。采用合适的电路参数,共振分流电路可以在两个Bragg带隙之间生成局域共振带...

【文章页数】：111 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－１?（ａ）?—维、二维和三维声子晶体结构示意图，（ｂ）能带结构图，黄色区域??ＰＢＧ代表带隙，（ｃ）声子晶体应用范围

华中科技大学博士学位论文??声子晶体按照周期性的维数可分为一维、二维和三维声子晶体，如图ｌ－ｌ（ａ）于三维结构，一维和二维声子晶体具有同样显著的带隙特性且应用广泛，更其易计算性和易加工性。到目前为止，声子晶体的研宄主要集中于一维和二本文也将主要讨论一维和二维声子晶体。??

图2-1折盛梁型压电声子晶休模型图

华中科技大学博士学位论文??中的应用。和长直梁相比，折叠梁可以实现小尺寸对应低谐振频率，也用于低频驱动器和隔振器［１１６，１１７］。在声子晶体中，折叠结构可以有效地距离，有利于在保持小尺寸的前提下降低Ｂｒａｇｇ带隙的频率。但是到有折叠结构的声子晶体并没有被提出。??章以压电双晶片....

图２－２左边质量块的连续性条件??０，／＝?ＭＭ）Ｉ０，ｔ＋ａ２－２ｃｕ（３

２．３连续性条件和边界条件??假定模型中的所有质量块为刚体，忽略其变形。左、右两边质量块的连续性条件??分别在图２－２和图２－３呈现，包括轴向位移、竖向位移，转角、轴向力、剪力和弯??矩六个条件［１１８］。具体表达为??，?ｆ?，?｜?Ｑ［？??－ｔ—！—?＼??ｊ??＾?１?＇....

图２－３右边质量块的连续性条件??同理，右边质量块的连续性条件为??

２．３连续性条件和边界条件??假定模型中的所有质量块为刚体，忽略其变形。左、右两边质量块的连续性条件??分别在图２－２和图２－３呈现，包括轴向位移、竖向位移，转角、轴向力、剪力和弯??矩六个条件［１１８］。具体表达为??，?ｆ?，?｜?Ｑ［？??－ｔ—！—?＼??ｊ??＾?１?＇....

本文编号：3907633