杂质吸收对一维声子晶体滤波器设计的影响

为了研究杂质吸收对一维声子晶体滤波器设计的影响,引入复波数并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随衰减系数的变化特征。得出：滤波透射峰的峰值随杂质的衰减系数增加而迅速减小,滤波透射峰的半高宽随衰减系数增加而增大。滤波透射峰的峰值和半高宽都随吸收杂质的厚度的增加而减小。在设计声子晶体滤波器时,必须考虑杂质吸收这一重要因素,应选择衰减系数小于0.0005k的掺杂材料,并且杂质的厚度应小于一个波长。     

固-液结构平板掺杂声子晶体中弹性波的缺陷模

利用一维固-液结构平板掺杂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-液结构平板掺杂声子晶体中各个模式满足的关系式,并利用关系式研究了各个模式弹性波的特性。利用转移矩阵计算出弹性波各个模式的缺陷模随模式量子数以及平板厚度的变化特征,得出了一些一维固-液结构平板掺杂声子晶体缺陷模的新特征。     

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。     

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.     

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     

掺杂一维三元光子晶体传输特性的研究

本文利用传输矩阵理论对掺杂的一维三元光子晶体的光学传输特性进行了研究。选取（ABC）5D1（CBA）5型的光子晶体模型,数值模拟结果表明,禁带内出现了多个透射率较高的透射带。随着缺陷层折射率的增加,透射率下降。基元几何厚度的增加会使缺陷模向长波方向平移,但缺陷层的几何厚度不影响缺陷模的位置。     

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。     

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。     

多通道声子晶体滤波器的理论研究

推导出一维掺杂声子晶体的转移矩阵,研究了多通道声子晶体滤波器的设计问题.得出:通过调节杂质的厚度能够实现对滤波通道数目的选择和对滤波频率的调谐.通过改变声子晶体材料的声阻抗能够实现对滤波通道的频率半高宽的调节.设计出滤波通道的频率可调范围达600Hz、滤波通道的频率半高宽的可调范围在3Hz-14Hz之间的三通道声子晶体滤波器.     

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。     

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。     

Lamb wave scattering analysis for reflector characterization

The potential use of guided waves for defect characterization is studied. The influence of defect shape and size on transmitted and reflected fields is considered. Using the hybrid boundary element technique, the reflection and transmission coefficients for selected guided wave modes are numerically calculated and compared to experimental data. Selecting the aspect ratio as a shape parameter for various defects, the transmission and reflection coefficients are measured for certain guided wave modes input to the defect. The influence of defect size is then studied by monitoring the transmission and reflection coefficients for defects of various shapes and depths. The studies presented indicate that defect characterization is possible if a proper mode selection criteria can be established. The suitable features related to transmission and reflection coefficient data can also be used for algorithm development and implementation purposes of defect characterization.     

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。     

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。     

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.