基于声子晶体的车内噪声研究

声子晶体是近年来提出的一种新型功能材料,是一种由两种或多种材料组成的具有周期性结构和弹性波带隙的声学功能材料或结构,并且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汽车车内噪声控制,特别是车内低频噪声控制提供了一种新的研究方法.在介绍了声子晶体的概念、基本特征及能带结构的基础上,阐述了声子晶体在振动与噪声控制领域的研究现状,同时对车内噪声的产生机理进行了分析,最后对声子晶体在应用于汽车车内降噪方面的研究做了展望.     

声子晶体研究概况

声子晶体是近年来提出的一种新型功能材料,目前主要处于理论研究阶段.通过与光子晶体类比,可推断由振动材料组成的周期性结构,传输弹性波时也有带隙存在,这种特征可以有效地进行声波控制和振动控制,阐述了声子晶体的概念、基本特征、研究方法和进展.     

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.     

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     

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.     

二维声子晶体异质结声波导特性研究

以二维铝圆柱／空气正方格子声子晶体为研究对象，通过用两列正方散射柱替换原型散射柱构造了异质结，采用平面波法结合超元胞的方法研究了该异质结的声波导特性。结果表明，当f=0．7、fd=0．5，旋转散射柱时，缺陷带出现在-45°〈θ〈45°范围内，数量、位置随旋转角变化，且缺陷带的分布关于（01）方向对称；对于给定的f=0．7，只要方形散射柱对角线在（10）方向的投影小于2．118R时，带隙中就有缺陷带出现，带隙中缺陷带的数量随fd的增加而减少；当fd很小时，缺陷柱的方位、横加面形状对声波导没有影响。     

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.     

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。     

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.     

一维嵌套结构声子晶体透射特性

设计新型周期嵌套结构一维声子晶体,由采用传递矩阵法所得纵波与横波透射率谱图获得较传统一维晶格结构宽数倍的巨带隙与局域模。通过研究结构参数与带隙关系,获得有利于宽带隙产生条件及对局域模影响最大因素。通过控制掺杂材料厚度及位置,能较好实现局域模的精确调控,可显著增强声子晶体低频滤波效应。通过详述研究结果的物理机理,提出准缺陷耦合及缺陷共振等概念。     

光子晶体的能带结构、潜在应用和制备方法

光子晶体是指具有光子能带和能隙的一类新型材料,它具有奇特的调节光子传播状态的特性．本文将从光子晶体的能带结构、潜在应用和制备方法三方面对其进行综述性介绍．由于光子晶体有着非常广阔的应用前景,这一领域已成为当今世界范围内的研究热点．     

Band Structure and Low-Temperature Plasticity of Covalent Crystals

An electronic model for dislocation movement in covalent semiconductor crystals is proposed. In assessing the dislocation mobility, the model takes into account the concentration of free electrons, band-structure parameters, and dislocation charge. The model is used to interpret experimental data on the photoplastic effect in polycrystalline zinc selenide.     

二维椭圆柱体正方列阵固态声子晶体的带隙结构研究

用平面波法计算了椭圆钢柱与环氧树脂组成的二维正方晶格声子晶体的带隙结构。结果表明：当椭圆柱体未旋转时,柱体的横截面形状对称性越高,带隙宽度越大;固定填充率而改变柱体截面半径时,填充率大,带隙宽度极值越大;若椭圆柱体绕其中心轴线旋转,带隙宽度将随之增大,其极值出现在椭圆柱体旋转44o或45o时,而且可以获得比圆柱体更宽的带隙;带隙中心频率随材料参数的变化也有明显的变化规律。     

二维复合结构声子晶体的振动特性与实验研究

声子晶体可以获得低频带隙,抑制特定频率振动的传播。建立二维复合结构声子晶体的有限元模型,分析其传输特性,以得到各组元参数对带隙的起止频率及带宽的影响。分析声子晶体的各种材料参数、结构参数、周期数、排列方式等对带隙的影响。利用铝板、硅胶、钢片材料制作复合结构声子晶体样件,进行传输特性实验,得到的频率响应曲线与有限元仿真结果吻合很好。进而为声子晶体在中低频减振中的具体应用提供依据。     

薄板声子晶体的弯曲振动特性

利用Patran软件建立薄板声子晶体的有限元模型，通过仿真计算，可以得到一定带隙频率在164～ 353 Hz之间。提出薄板弯曲振动的Z模式简化模型，分析基体密度等材料参数、包覆层厚度及约束对带隙的影响。利用亚克力、钢、硅胶材料制作声子晶体样件，并进行传输特性实验，得出2 000 Hz的频率范围内存在明显的带隙，且振动衰减幅值达到40 dB以上，为声子晶体在车用板状材料减振的具体应用提供依据。