二维人工周期结构中弹性波的有限元模拟研究

发布时间：2020-03-21 17:16

【摘要】：近年来,关于蜂窝结构的减振降噪研究越来越多。利用周期结构所具有的带隙特性,可以对带隙频率范围内波动的传播起到很好的抑制作用。与传统的减振方法相比,这些周期结构不需附加减振结构,可以利用结构自身实现衰减振动。因此前人对具有负泊松比特性的手性结构进行了研究,计算了其带隙特性,发现其韧带长度与相邻节点中心距的比值大小(结构的几何构型)是决定带隙是否理想的关键性因素。但是由于手性结构的几何复杂性,导致计算时建模复杂,前人并没有得到具有理想带隙的几何构型。因此本文针对此问题,提出了一种可以有效快速计算的方法。保持几何结构原胞大小不变,当给定一个中心节点尺寸就可得到一个确定的几何构型。对不同几何构型的带隙进行计算,便可以得到整个几何构型下结构的带隙。通过对比,便可以找到具有理想带隙时的几何构型。论文先对几种不同手性结构进行研究。计算了各手性结构在不同几何构型下的带隙,得到了带隙随几何构型的变化规律。发现相比于其它手性结构,三韧带手性结构具有非常好的带隙特性。基于这一结果,研究了对称性对带隙的影响,并计算了改进后垂直三韧带结构的带隙。计算结果表明,增加轴对称性的同时填充中心节点,可以有效提高结构的带隙特性。随后,对不同晶格结构进行了频响函数的计算,其计算结果与能带结构的计算结果保持一致。紧接着计算了周期数对振动衰减大小的影响,发现相同周期数下,结构的带隙越宽,对振动的衰减越大。三韧带手性结构和垂直三韧带结构都具有理想的带隙宽度,可以有效抑制波动的传播。最后分析了对称性对原胞振型的影响。然后,对不同频率下的结构进行了谐响应分析,观察结构在不同频率简谐载荷作用下的位移响应,进一步验证了能带结构和频响函数曲线计算的准确性。并对两个带隙不同的结构进行瞬态波动计算,在声源脉冲相同的条件下,对比两个结构内的位移响应,发现结构可以有效抑制带隙范围内的波动传播。
【图文】：

图 1-1 人工周期结构几何构造的发展，工程中除了对结构的强度和刚度有要求外，，还对提出了更高的要求。结构所受到的载荷会通过结构传递到强的振动和噪声不仅会降低驾乘人员的操作，也会对结构

格栅结构几何形式
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O328;O241.82

【参考文献】

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本文编号：2593665