声学超材料板的弯曲波带隙与减振降噪特性

利用周期结构的波传播理论和有限元法相结合的方法计算了含双层柱状局域共振结构的声学超材料板的能带结构图,分析了晶格常数的变化对超材料板的带隙特性的影响。研究发现:晶格常数的变化会影响基板和柱体的振动耦合作用,对超材料板的带隙特性产生显著影响。通过对比不同算例,分别得到了限定或不限定局域共振结构附加质量比条件下,晶格常数对带隙的调控规律,研究表明选择适中的晶格常数,可以增大带隙的归一化宽度。此外还进一步仿真计算了超材料板在力激励下的振动与声辐射特性,结果表明在带隙频率范围内,超材料板具有良好的低频宽带减振降噪效果。论文研究为基于带隙理论的板类结构的低频宽带减振降噪设计提供了有益参考。     

双层超材料板的弯曲波超低频带隙特性研究

针对局域共振型双层超材料板,利用有限元法研究了几何参数与材料组分参数对弯曲波带隙的影响。通过优化计算得到较合理的参数,进而设计了附加钢质量块的ABSPMMA材料双层板,结果表明其在亚波长尺寸可以打开超低频54-65 Hz弯曲波带隙。将该超材料板建立等效弹簧质量系统,求解等效动态质量的负密度频率段与弯曲波带隙宽度很好地一致,并进一步阐述带隙产生机理。考虑板的隔声性能,分析了不同声波入射角对传声损失的影响,在带隙频率范围内的57 Hz点传声损失(STL)幅值均能取得最大值,这表明超低频带隙能够起到良好减振降噪效果,由此显示这种新型双层超材料板在工程领域具有广泛的应用。     

周期声学黑洞结构弯曲波带隙与振动特性

作为一种被动型波操控结构,声学黑洞能对弯曲波起到较好聚集作用,再结合阻尼层能更好抑制结构振动波的传播.从声子晶体角度通过周期性排列构造一种声学黑洞结构与基体结合的一维声子晶体结构,选取合适的晶胞,采用有限元法对周期排列的声学黑洞结构弯曲波带隙特性进行研究,对比分析8周期声子晶体梁与等长度的恒定截面梁及周期楔形梁的振动位...     

周期加筋板中的弯曲波传播

本文采用波动分析法分析了周期加筋板中的弯曲波传播，推导了周期加筋板的波传播方程，分析了振动频率和平面弯曲波入射角对传播常数的影响。研究表明：平面弯工波以某一角度入射周期加筋板时，随着频率的变化，会交错的出现弯曲波传递的穿透频段和阻塞频段；周期加筋板没有明显的穿透频段。本文的研究为周期加筋板应用于结构声传递途径的控制提供了理论基础。     

光子带隙超材料研究进展

光子带隙超材料是一种可用于控制和操纵光传导的极具吸引力的人造材料,通常是由周期性电介质、金属、超导体等组合而成的微结构或纳米结构。光子带隙可理解为在晶体中传播的光在高、低介电常数区域的界面处发生多次反射而干涉相消,类似于固体物理中的电子带隙。针对近年来光子带隙超材料研究领域的几个热门方向——光子晶体光纤、光学拓扑态、Dirac点零折射率和带隙调制发光,从凝聚态物理学理论出发,通过与电子带隙和Dirac方程理论的比较和拓展,详细介绍了介质基光子晶体、光拓扑绝缘体、Dirac点多重简并、金属和发光材料与光子晶体构成的复合光子带隙超材料的研究进展和应用现状。光子带隙超材料灵活可调控的光学特性不但可以用于设计更高品质的传统光学器件,还可以获得自然界中不存在的奇特属性。我们相信随着现代科技的发展进步,多学科和多方向的交叉融合能够进一步拓宽光子超材料的设计思路,推进理论向实用转化。     

韧带结构对手性超材料弹性波传播带隙的影响

针对手性周期结构超材料,重点研究材料内部微结构韧带的动态特性对手性超材料中弹性波传播带隙的影响。建立了考虑韧带与节点环之间弹性联接的韧带固有频率的计算模型,在此基础上,探索弹性波在手性周期结构超材料中传播带隙的形成机理及其与韧带性能参数和尺寸之间的关联。结果表明,手性结构中弹性支承韧带的频率比其简化为两端固支的要低,韧带越短,对弹性支承特性越敏感;超材料中少数韧带振动的局部化导致的能量耗散是抑制弹性波传播的根源,通过改变韧带的联接弹性和质量分布可以实现对超材料中弹性波传播特性的主动调控。     

轴向载荷周期结构梁的弯曲振动带隙特性

各种载荷广泛存在于结构振动中,影响结构的振动特性。利用传递矩阵法,建立了轴向载荷周期结构梁弯曲振动特性理论模型,能够计算轴向载荷周期结构梁弯曲振动的能带结构和传输特性。研究表明,轴向载荷周期结构梁弯曲振动存在带隙,并分析了轴向载荷对带隙频率范围和衰减的影响。通过调节载荷条件,可以实现了超低频带隙特性。通过调节轴向载荷的大小和方向可以提高带隙的适应性。     

新型光学/声学带隙材料研究进展

光子晶体/声子晶体研究是材料、物理、光学、化学等学科的一个全新领域和研究热点.概述了光子晶体/声子晶体的特性及应用,比较、综述了光子晶体/声子晶体的研究进展及面临的主要问题,评述和展望了光子晶体/声子晶体的发展趋势和应用前景.     

双周期声子晶体梁弯曲振动带隙特性分析

提出一种双周期五组元声子晶体梁结构,用以研究弯曲波的带隙特性。在无限结构条件下,将其等效为铁木辛柯梁,利用传递矩阵法推导、计算其能带结构,并与简单二组元声子晶体梁结构的带隙进行对比分析,结果表明内部周期的存在主要影响带隙的宽度。在有限结构条件下,利用有限元法研究双周期五组元声子晶体梁的振动传递特性,证明理论推导的正确性,并得到双周期五组元声子晶体梁的弯曲波衰减特性。结果表明,双周期五组元声子晶体梁可以看作是一种滤波器,弯曲波沿波传播方向在禁带中逐渐衰减,而在通带中传播不衰减。最后讨论参数对带隙的影响,研究发现内部周期的存在能够解决低频与宽频相悖的问题,通过改变内部周期数,能够成功产生低频、宽频带隙,可为低频减振降噪设计提供新的思路。     

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。     

地铁周期轨道结构振动带隙研究

为研究周期性地铁道床轨道结构的带隙特性;将钢轨和道床板视为欧拉梁;建立地铁周期轨道结构振动带隙计算模型;并基于声子晶体带隙基本计算方法:传递矩阵法和有限元法求得其带隙范围并分析轨道结构参数对其带隙特性的影响。结果表明:使用传递矩阵法和有限元法可以有效准确地计算出地铁周期轨道结构的带隙特性;其中传递矩阵法计算结果显示在0～500 Hz范围内;周期性普通整体道床轨道结构存在一条带隙;为0～194 Hz;有限元法计算结果显示带隙范围为0～193.7 Hz;同时所计算传输曲线也显示其在0～193.7 Hz范围内具有明显衰减。扣件间距、刚度和板下支撑刚度都会对带隙产生影响;带隙宽度随着扣件间距和板下支撑刚度的增加而逐渐减小;而扣件刚度的增加则会使带隙宽度增加;需要选取合适的扣件及间距用以对轨道结构进行有效的减振。     

多重声学超材料转子动力学及带隙特性

为探究利用多重声学超材料抑制转子系统振动的机理,理论研究多重超材料转子结构的动力学行为及带隙特性。建立多重超材料转子的振动微分方程;分别采用假设振型法和有限元法对模型进行离散和验证;基于无限超材料假设,推导出多重超材料转子带隙的表达式;利用谐波平衡法和特征值理论对振动方程进行求解,获得多重超材料转子稳态与瞬态动力学行为及带隙特性,并分析超材料参数对转子动力学行为及带隙特性的影响。结果表明,多重超材料转子结构形成以局域共振单元固有频率为近似中心频率的多个单独的、具有移频特性的带隙;超材料的阻尼降低结构共振区的幅值,并将单独的带隙连接到一起,扩大带隙范围。多重声学超材料可以实现转子系统稳态与瞬态振动抑制。     

光子晶体--一种新型人工带隙材料

光子晶体是近十年来才发展起来的存在光子禁带的一种新型人工材料,具有操控光子行为的独特能力,在众多领域有着广泛的用途.介绍了光子晶体的结构特征,分析了光子带隙产生的物理机理,着重介绍了光子晶体材料中存在的新现象及其应用.     

含双自由度周期振子的平行并联梁弯曲振动带隙特性

为探究新型周期结构的低频多带隙特性,提出了周期布置双自由度振子的局域共振型平行并联梁结构。利用平面波展开法,计算了无限周期结构的弯曲振动能带结构。采用有限元法计算了有限周期结构的振动传输曲线,并通过模态分析和变形模式研究了带隙产生机理。建立了双自由振子并联梁的简化模型,推导了带隙起止频率简化公式,研究了结构参数对带隙特性的影响规律。最后制作了模型试件并进行传递特性分析,验证了理论和有限元法预测带隙的准确性。研究表明,仅改变两梁之间连接弹簧的刚度,可以有效调节带隙频率,为双自由度振子双梁周期结构的减振控制提供参考。     

弹性地基上具有轴向载荷的充液周期管弯曲振动带隙研究

弹性地基以及外力载荷都会影响结构的振动传递特性。利用传递矩阵法,研究了弹性地基上具有轴向载荷的一维充液管路弯曲振动带隙特性。研究表明,弹性地基可以抑制某特定频率下弯曲波的传播,但不是带隙的产生原因。弹性地基和轴向载荷均可以影响充液周期管路的带隙频率,而弹性地基则可以明显提高具有轴向载荷管路系统的稳定性。     

含双自由度周期振子的平行并联梁弯曲振动带隙特性

为探究新型周期结构的低频多带隙特性,提出了周期布置双自由度振子的局域共振型平行并联梁结构。利用平面波展开法,计算了无限周期结构的弯曲振动能带结构。采用有限元法计算了有限周期结构的振动传输曲线,并通过模态分析和变形模式研究了带隙产生机理。建立了双自由振子并联梁的简化模型,推导了带隙起止频率简化公式,研究了结构参数对带隙特性的影响规律。最后制作了模型试件并进行传递特性分析,验证了理论和有限元法预测带隙的准确性。研究表明,仅改变两梁之间连接弹簧的刚度,可以有效调节带隙频率,为双自由度振子双梁周期结构的减振控制提供参考。     

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

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。     

缩短多阶响应周期的供应链新型计划模式

随着顾客需求多样性与市场竞争不确定性的日益加剧,缩短供应链多阶响应周期的计划模式已逐渐成为供应链计划模式研究中的重要领域。本文在对新经济环境中现有供应链计划模式的不足进行了分析的基础之上,提出了三种以缩短多阶响应周期为考虑要点的整体化的新型计划模式,并结合综合模式提出了一套基于响应周期的“链一阶一点一阶一链”的层级往复式计划编制方法,最后分析了该供应链计划实施过程中的运作要点。     

薄膜-质量型声学超材料隔声性能及带隙研究

薄膜-质量型声学超材料结构质量轻,低频段隔声性能优越,在船舶等领域的噪声控制上有着较好的应用前景。结合隔振原理和超材料简化模型从理论上解释了其在低频段优越隔声性能的产生机理,并在有限元模型中得到了验证。从基础构型出发,研究了质量块密度等结构参数对隔声性能的影响。提出了水平和垂向多胞元组合设计来提升隔声带隙宽度的新型超材料结构,通过数值仿真模型计算研究了组合设计下隔声带隙的叠加规律。结果表明,薄膜-质量型声学超材料的隔声性能受结构参数影响,超材料胞元的组合设计可以显著提升隔声带宽。该研究可以为声学超材料轻量化设计与隔声性能提升提供参考。     

散射体固液形态下超材料带隙特性分析

弹性超材料可以实现减振降噪、波导、隐身等弹性波操控功能,具有广阔的工程应用前景。本文引入固液相变材料作为散射体对比研究了散射体固液两种形态下的带隙特性和隔振性能,利用数值方法计算单胞的能带结构和动态有效质量,研究了影响超材料带隙特性的因素,并通过试验验证了两种形态超材料的隔振性能。结果表明：液态散射体超材料可产生局域共振带隙实现低频段隔振,固态散射体超材料可产生 Bragg 带隙实现宽频段隔振;同时,改变外界条件对两种设计形态的带隙均起到很好的调控作用。由此,超材料散射体两种设计状态的转变实现了带隙类型的转变和隔振频段的调节,可为适应热环境下的相变散射体超材料构型设计和隔振特性调控提供参考依据。