一维固-液平板声子晶体中弹性波的模式和带隙

利用一维固-液结构平板声子晶体中弹性波横向受限的条件,推导出弹性波在一维固-液结构平板声子晶体中各个模式满足的关系式,利用这个关系式并结合转移矩阵计算出弹性波各模式的带隙随模式量子数和平板厚度以及入射角的变化规律。得出了一些不同于一维固-液结构非受限声子晶体带隙的新特征。     

固-流结构矩形声子晶体中弹性波的传输特性

利用一维固-流结构矩形声子晶体中弹性波横向受限的条件,推导出弹性波在其中各个模式满足的关系式,利用它研究了弹性波各模式的特性。并利用色散法研究了弹性波的传输特性随模式量子数和矩形边长的变化规律。得出了一些不同于一维非受限声子晶体的新特征,即一维矩形声子晶体的禁带由模式量子数确定,禁带频率中心和频率宽度与模式量子数和边长有关。     

弹性波在对称准周期结构固/液声子晶体中的传播

基于准周期Fibonacci序列,提出了一维对称准周期序列固液介质声子晶体。利用传输矩阵法,数值研究了弹性波在其中的透射特性,以及局域谐振模的基本特征。弹性波正入射时,对低序列声子晶体,在声子带隙的中心频率处出现局域谐振模,且在其左右对称地出现两条局域谐振模。在较高序列结构的声子晶体中,仅在中心频率处出现一条局域谐振模。当弹性波斜入射时,声子带隙和谐振模都略微向高频方向移动。弹性波以较大角度斜入射时,只有低频弹性波透射。     

平板声子晶体的全反射隧穿效应及其滤波特性

为了研究一维平板声子晶体中弹性波的全反射隧穿效应,利用传输矩阵法计算了弹性波在大于全反射角入射一维平板方形声子晶体的透射率。在透射波中发现了全反射隧穿效应,并且全反射隧穿峰具有优良的多通道滤波特性。得出了一维平板声子晶体的全反射隧穿的滤波特性随模式量子数、平板厚度以及周期数的变化规律,为设计性能优良的多通道声子晶体滤波器提供了理论依据。     

杂质吸收对一维掺杂声子晶体缺陷模的影响

为了研究杂质吸收对一维掺杂声子晶体缺陷模的影响,引入复波数,推导出一维掺杂声子晶体的转移矩阵,计算了一维掺杂声子晶体的透射系数和反射系数随衰减系数的变化特征.得出杂质的衰减系数对一维掺杂声子晶体透射波中和反射波中的缺陷模都有显著的影响.在透射波中,随着衰减系数的增加缺陷模峰高迅速降低,κ在0～0.002k范围内缺陷模比较明显.当衰减系数增加到0.005k时,缺陷模几乎消失.反射波中的缺陷模随着衰减系数的变化也有相同的特征.     

固-液结构声子晶体中弹性波的能带

为了研究弹性波在固-液结构声子晶体中的能带特性,推导出了弹性渡斜入射固-液结构声子晶体的转移矩阵.利用它计算了固-液结构声子晶体中弹性波的透射系数.结果表明,当介质的分层厚度固定时,在透射渡中出现了多级禁带,禁带的频率中心随入射角的增加而向高频方向移动.当入射角固定时,禁带的频率宽度随介质的分层厚度近似呈反比变化,禁带的频率中心也随介质的分层厚度近似呈反比变化.     

固-固结构声子晶体中SH波的色散关系及其全反射隧穿

利用边界条件推导出SH波在多层介质系统中的转移矩阵,得出了SH波在一维固-固结构声子晶体中的色散函数。利用色散函数研究了SH波在一维固-固结构声子晶体中的全反射隧穿效应,得出SH波的全反射隧穿导带的特征:全反射隧穿导带的频率中心随入射角的增加而向高频方向移动,全反射隧穿导带的频率宽度随入射角的增加而减小;全反射隧穿导带的频率中心和频率宽度都随周期厚度的增加而减小。     

交错结构的一维压电复合板的带隙研究

0引言弹性波禁带的存在是声子晶体的重要特征。过去的近二十年中,有很多关于复合材料和声子晶体中弹性波的禁带结构理论研究,以及关于存在声禁带的实验研究[1-8]。Chen[4]等严格计算了一维复合薄板中兰姆波能带结构。Hsu和Wu[5]运用平面波展开法研究了二维声子晶体板中兰姆波的声传播。     

一维声子晶体中弹性波的全反射贯穿效应

为了研究一维声子晶体中弹性波的全反射贯穿效应,利用转移矩阵法计算了弹性波在大于全反射角入射一维声子晶体的透射率。在透射波中发现了两条透射峰带,即出现了全反射贯穿效应。得出了贯穿效应随入射角的变化规律、贯穿效应随介质厚度的变化规律以及贯穿效应随周期数的变化规律。并利用波的量子理论和渐逝波的理论对一维声子晶体的贯穿效应作出了定性的理论解释     

声子晶体弹性波带隙理论计算及实验研究

声子晶体是一种具有弹性波带隙的新型结构功能材料。本文在详细介绍声子晶体弹性波带隙计算方法——平面波展开法的基础上,采用该方法计算了一维金属／丁腈橡胶杆状结构声子晶体及二维空气中正方形排列的钢管阵列声子晶体的弹性波带隙并进行了实验验证。实验结果同理论计算结果吻合较好。     

The band gap of 1D viscoelastic phononic crystal

The band gap of one dimensional (1D) phononic crystal with viscoelastic host material is studied in this paper. The standard solid model is used to simulate the viscoelastic behavior of the host material and the fillers embedded in the host material are still assumed elastic material. The band gap problem in 1D phononic crystal leads to an eigenvalue problem by using the plane wave expansion method and the Bloch–Floquet wave theory in a periodic structure. An iterative algorithm is designed to obtain the band gap structure due to the dependence of elastic constants on frequency for the viscoelastic host material. A numerical example is given for steel/epoxy phononic crystal. The band gap of 1D phononic crystal is evaluated for different viscoelastic constants, namely, relaxation time, initial and final state elastic modulus. It is found that the viscoelastic constants of host material affect not only the location but also the width of band gaps.     

嵌套复式三角晶格固/气型声子晶体的带隙研究

设计了一种新型的嵌套复式三角晶格固/气型声子晶体,用两个相切的圆柱替代简单三角晶格中的每个单圆柱基元,采用平面波法计算了其弹性波带隙结构 。与简单三角晶格相比,嵌套复式三角晶格可以在更低的填充率及更低的频率位置产生宽带隙,在相同的填充率下,嵌套复式三角晶格最高可以获得宽度为4.4倍于简单三角晶格第一带隙宽度的最低带隙,而且中心频率低至简单三角晶格第一带隙中心频率的二分之一。     

密度正弦变化声子晶体中弹性波的带隙

利用转移矩阵和离散方法研究了密度正弦变化的一维声子晶体中弹性波的禁带.研究声明,密度按正弦规律变化的一维声子晶体中的弹性波会出现禁带.禁带频率的宽度随密度幅值的增加而增大,但密度幅值的变化对主禁带的频率中心没有影响.禁带的频率宽度和频率中心都随周期厚度呈反比变化.     

A new approach of vibration isolation analysis of periodic composite structure based on phononic crystal

It is well-known that phononic crystal has a good effect of vibration isolation within some frequency range. The transmission performances of elastic waves propagating in three-dimension composite structure, based on phononic crystal, embedded periodically with spherical scatterers with different mass density and Lame coefficients are analyzed by the transfer matrix method in this paper. The transfer matrix of monolayer structure and the entire structure are deduced by the wave equations considering boundary conditions of displacement and stress continuity between layers, the reflectivity and transmissivity of vibration isolation of the structure are obtained by calculating its effective impedance, and some useful conclusions are drawn after numerical simulation is carried out.