含有周期分布转动振子的声子晶体梁的弯曲振动带隙研究EI北大核心CSCD

将转动振子周期布置于基体梁上形成声子晶体梁,受到外激励时,转动振子对基体梁产生动态反力矩作用。基于欧拉梁理论,采用传递矩阵法计算得到含转动振子的声子晶体梁的复能带结构。计算结果表明,转动振子可以使得声子晶体梁产生窄频带局域共振带隙和宽频带Bragg带隙。分析转动振子的转动惯量和转动刚度对带隙的调控作用,得到带隙变化的一般规律。转动刚度恒定时,减小转动惯量会拓宽局域共振带隙。转动振子频率恒定时,过大或过小的转动刚度会减小局域共振带隙带宽。同时提高转动惯量和转动刚度可以有效拓宽Bragg带隙。针对有限长的含转动振子的声子晶体梁,用谱单元法计算振动传递率,验证了含转动振子的声子晶体梁的带隙特性。该研究为声子晶体的带隙设计提供了理论依据。     

声子晶体串联组合杆振动带隙研究

将声子晶体思想引入串联组合杆结构,构造二组元声子晶体串联组合杆结构。采用传递矩阵法对其进行理论分析及数值计算,并通过有限元仿真验证理论分析结果。对给定的减振要求进行遗传算法最优化求解。研究表明,由于面内、外振动耦合作用,在杆件结合处声子晶体串联组合杆能实现波型转换,弯曲、纵向、扭转带隙可同时被利用,可获得三维宽频减振能力;各子杆间夹角对减振性能有显著影响,可利用遗传算法对所需带隙范围进行声子晶体串联组合杆夹角最优化设计;加载角对各夹角组合形式的声子晶体串联组合杆减振性能影响规律类似,即加载角为0°或90°时该结构减振能力明显优于其它加载情况。     

金属/丁腈橡胶杆状结构声子晶体振动带隙研究

采用平面波方法计算了金属 /丁腈橡胶一维杆状结构声子晶体振动带隙 ,讨论了晶格尺寸、材料组分比、金属密度对声子晶体振动带隙的影响。采用有限元方法计算了材料阻尼特性对振动带隙的影响 ,计算表明 :丁腈橡胶阻尼特性不影响振动带隙的起始频率。金属 /丁腈橡胶杆状结构声子晶体的振动实验验证了文中的主要结论     

一维杆状结构声子晶体扭转振动带隙研究

从椭圆杆的扭转振动方程出发，利用平面波展开法，给出了无限周期结构的一维声子晶体杆的扭转振动能带结构。发现一维声子晶体具有扭转振动带隙，并且分析了椭圆形状对带隙频率的影响。利用有限元方法计算了有限周期结构的椭圆杆的扭转振动频率响应，在带隙频率范围内频率响应具有明显的衰减。扭转振动是噪声及振动控制领域研究的主要对象之一，周期结构杆中存在扭转振动带隙为减振理论与应用提供了一种新的思路。     

层状双周期结构声子晶体带隙特性研究

设计了一种层状五组元双周期结构声子晶体,并将其等效为一维声子晶体,采用传递矩阵法推导出了该结构的能带结构;在该带隙范围内弹性波或声波的传播能够得到有效抑制,实现对噪声的控制。同时,分析了取消内部周期以后第一带隙的变化以及改变硅橡胶层厚度对第一带隙的影响。结果表明,该结构与简单二元结构相比,在降低带隙频率的同时有效减轻了结构质量,且"内部周期"主要影响带隙宽度;当增加硅橡胶层的厚度时,带隙频率进一步降低。     

一种新型复合局域共振型声子晶体带隙特性

设计了一种新型复合局域共振型声子晶体,通过建立弹簧-质量块等效模型用于计算带隙的上下边界频率,同时结合有限元方法分析了该结构共振带隙的产生机理,根据带隙起止点频率处的位移模态研究了声子晶体的带隙特性。研究结果表明,该声子晶体结构在频率2 200 Hz附近产生三条完整带隙,其中一条是带宽达406.17 Hz的宽带隙。对于有限周期结构的声子晶体进行了传输特性仿真和隔声实验测试,在相同的频段内弹性波传播受到了阻碍。最后,对影响声子晶体带隙打开的几种因素进行分析,讨论了带隙上下边界调控机制。研究结果为声子晶体获得较宽的低频带隙提供了一种新的设计思路和方法。     

声子晶体中弹性波带隙与散射

声子带隙产生条件是声子晶体研究的一个重要问题,首先对钢圆柱体嵌入空气基质组成的声子晶体散射截面进行计算,然后用平面波方法计算了弹性波带结构。结果表明声子带隙将出现在两个完全分离的共振态之间。因此,声子晶体产生完全带隙的条件是弹性波在基质材料中的传播被禁止并远离共振。     

基于智能算法的声子晶体带隙优化设计

机械振动一直是工程技术中迫切需要解决的问题.周期结构声子晶体在减振降噪方面的应用越来越受到人们的重视.运用自适应智能算法对二维声子晶体的带隙宽度进行优化设计,用Rough集的数据分类简约功能对带隙宽度难点进行了研究,去掉了多余属性的样本数据,从而使神经网络拓扑结构优化.计算结果表明,智能算法在带隙优化设计中是一个很有意义的研究方向.     

椭圆柱三维简立方排列声子晶体的带隙结构

用平面波法研究了椭圆钢柱与环氧树脂组成的三维简立方晶格声子晶体的带隙结构.一般情况下,椭圆柱体的横截面形状对称性越高,带隙宽度极值和中心频率越大;带隙宽度随椭圆柱体绕其中心轴旋转角度的增大而增大,但带隙中心频率随旋转角度的增大而减小;无论柱体是否旋转,通过改变柱体横截面半径都比改变柱体高度更易获得宽带隙.     

二维复合压电型表面波声子晶体带隙特性

设计了在镍圆柱体底部添加薄环氧树脂并沉积在铌酸锂基底的二维复合压电型声子晶体.通过有限元法计算了该结构的能带结构、分析了其带隙特性.计算结果显示:通过引入环氧树脂来减小散射体的有效弹性模量,从而降低了声表面波(SAW)完全带隙,同时打开了多条SAW方向带隙.计算了传输损失来验证带隙的存在性且讨论了其传输特性.利用布里渊...     

决定二维声子晶体带隙的关键材料参数

从弹性波动方程入手,获得决定二维声子晶体z模态带隙的关键材料参数是散射体对基体的质量密度比和剪切模量比.利用平面波展开法计算带隙结构,研究正方点阵、三角点阵以及不同填充率时材料参数对带隙的影响.发现质量密度比对带隙起决定作用.仅以声阻抗比或波速比的大小不能决定带隙的存在和大小.给出不同点阵形式下产生带隙的材料参数取值范围.给出材料参数-带隙图,对以材料参数设计带隙具有直观的指导作用.     

二维声子晶体的对称性对声学带隙的影响

用平面波展开方法计算了正三、四、六、八棱柱体及圆柱体按正方点阵排列的二维水-水银声子晶体的声学带隙结构．首先研究了非圆柱体的旋转对带隙的影响，发现在给定的柱体和（较低的）填充率下带隙宽度的最大值和最小值均出现在晶体结构对称性最高时．通过调节柱体的方位，找出各填充率下的最宽带隙，结果表明：在水／水银系统中，带隙宽度随柱体对称性的提高而增大；在水银／水系统中，除正四棱柱晶体带隙最宽以外，情况正好相反．     

集中质量边界条件下声子晶体杆的纵向振动传递特性研究

为分析集中质量边界下声子晶体杆的纵向振动传递特性,建立了树脂杆、铝杆及“树脂＋铝”声子晶体杆模型,计算了0～50kHz范围内自由边界和集中质量边界两类情况下三种杆的振动传递率,并进一步分析了集中质量大小对传递率的影响。分析结果表明：自由边界下树脂杆和铝杆均无减振性能,而声子晶体杆则呈现出3个明显的带隙;集中质量边界下树脂杆和铝杆能够在较宽的频带内抑制振动的传递,但其传递率曲线存在很多共振峰,不利于减振,而声子晶体杆的带隙在此边界下仍能显著抑制振动的传递,从而明显改善了减振性能,但集中质量可能引入强烈的共振峰;随着集中质量的增加,三种杆的减振性能进一步提高。     

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。     

一种新型双振子声子晶体带隙特性研究

为获得较宽频率范围弹性波耗散性能,并有效控制减振降噪频率带宽,提出一种新型双振子声子晶体结构,研究其能带和传输特性,并利用COMSOL Multiphysics软件计算该声子晶体结构起始频率、截止频率以及相应的振动模态,分析该结构带隙形成机理,以及散射体密度和尺寸对该声子晶体带隙的影响规律。研究表明：双振子声子晶体结构带隙打开是基体中长波行波与振子的谐振相互耦合作用产生的结果。研究结果可为工业装备的噪声与振动控制提供一种新方法。     

二维局域共振型声子晶体微腔结构的带隙特性研究

利用有限元法研究了含十字型所形成的二维局域共振型微腔声子晶体结构的声波带隙特性。同时计算了最低带隙带边对应模态的位移分布和结构的传输谱。研究结果表明,含微腔结构的声子晶体在较低频率域内出现了完全带隙且带隙边缘的起始频率低,然而对于无微腔结构的类四边形声子晶体板中,则无第二带隙出现,并且第一带隙频率宽度较窄。微腔结构是产生局域共振以及出现低频带隙的最主要的原因。该研究为声子晶体在低频减振和噪音控制的工程应用方面提供了有益的支持。     

椭圆柱三角晶格固态声子晶体的带隙结构

用平面波法研究了椭圆钢柱与环氧树脂组成的二维三角晶格声子晶体的带隙结构.结果表明,带隙的宽度和中心频率随填充率F或椭圆柱体横截面两半径之比T的变化表现出明显的变化规律;椭圆柱体横截面的对称性越高,带隙越宽;当F很小时,F对带隙中心频率的影响与T关系不大;椭圆柱体绕其中心轴旋转时,带隙的宽度呈现出与中心频率相反的变化规律,而且最小的带隙宽度及最高的中心频率均在柱体旋转60°左右出现.     

一维功能梯度材料声子晶体弹性波带隙研究

应用平面波展开法研究了由功能梯度材料周期复合而成的一维声子晶体中存在的弹性波带隙特征,并得到第一阶带隙归一化起始频率、截止频率和宽度随功能梯度材料表面材料常数、指数因子和组分比变化的关系图。并对功能梯度材料声子晶体与常规材料声子晶体帯隙特征进行了比较,结果表明,功能梯度材料声子晶体较常规材料声子晶体在相同范围内能够出现更多阶带隙结构。这些结果为功能梯度材料声子晶体在工程实际中的广泛应用提供了理论依据和指导。     

声子晶体与汽车振动噪声控制

声子晶体是一种具有弹性波带隙的周期性结构功能材料,振动频率在声子晶体带隙范围内的振动会被抑制或禁止传播,它所具有的这种弹性波带隙特性为减振技术的发展提供了一种新的可能.在介绍声子晶体的基本理论及特征的基础上,阐述了声子晶体在振动与噪声控制领域的研究现状及声子晶体在汽车减振降噪方面的应用.     

二维钢管阵列声子晶体带隙结构的研究

制备了晶格常数同声波波长同数量级的二维钢／空气体系声子晶体结构模型。研究了在填充分数较小（F〈0．082）的情况下,单一方向（FX）声波在二维声子晶体的声传播特性,得出其禁带频率范围。对1400Hz-3200Hz的声波垂直通过管阵列结构模型前后的声压级（SPL）进行了实验测试,多处表现出频段声压的加强与减弱。研究了在管子直径及结构列间距不变的情况下增加排数及改变排间距两种情况下的禁带频率范围,得出了禁带宽度及最大插入损失的位置变化规律。