新型多重开孔式声子晶体低频带隙研究

设计了一种新型多重开孔式局域共振声子晶体结构,结合有限元法计算并分析所设计结构的带隙生成机理和振动特性,并在此基础上进一步分析了带隙影响因素。结果表明,与传统的全连接结构相比,该单元结构质量较轻,且带隙更宽,可在40.8～256.7 Hz范围产生带隙,带隙宽度达215.9 Hz,占整个低频范围的92.95%。通过进一步优化结构参数,第一带隙起始频率可低至36.1 Hz,带宽为174.1 Hz。该结构保证较轻质量的同时可实现低频内的较宽带隙,对飞机、潜艇等舱室的低频降噪具有潜在应用前景。     

蜂窝状声子晶体带隙特性及隔振性能

设计了一种蜂窝结构声子晶体。用有限元法进行了分析,计算其能带结构图,分析几种振动模式,并阐明带隙机理;针对第一带隙和截止频率的振动模式分别建立等效模型;通过计算不同结构参数的晶体结构的能带图探讨了结构参数对带隙的影响,同时验证了等效模型的合理性,并给出了频率传递曲线。结果表明:该结构为局部共振声子晶体,在36.27～246.91 Hz频率范围内存在1个较宽的带隙。通过改变结构参数,可以进一步拓宽结构带隙,并且降低带隙频率。通过优化结构,当频率包含在间隙范围内时,可以实现121.86 dB的振动衰减。研究结果为声子晶体结构的设计提供了参考。     

十字型结构声子晶体带隙及等效模型研究

该文设计了一种新型十字型声子晶体结构,并采用有限元法对其进行了研究;分析了此结构若干共振频率下的振动模态,分别建立了带隙起始频率与截止频率处振动模态的简化模型,探究了结构与材料参数对带隙的影响,验证了简化模型的合理性;最后计算了结构的反射系数与透射系数。结果表明,该结构带隙产生机理属局域共振型,能够在中低频段内产生一个完全带隙。通过对金属芯体密度、基体密度、包覆层的宽度及弹性模量等因素的调节,可以实现对带隙上、下界频率的调节,结构的反射系数与透射系数随入射波频率的变化也与带隙图相应证,当带隙图显示出现带隙时,结构的透射系数也随之下降。     

新型多重谐振结构声子晶体隔声特性

提出了一种新型多重谐振结构声子晶体,该声子晶体结构属于局域共振结构,在300~2 500 Hz频率内有2个较宽的完全带隙和1个方向带隙。在带隙频率范围内对应有隔声峰,改变内、外层散射体材料能在不同频率范围内获得隔声峰。为拓宽隔声峰的频率范围,通过将不同散射体材料组成不同单元结构复合,在不同频率范围内发挥出较好的隔声效果。通过有限元法分析了影响结构复合隔声效果的关键因素。研究表明,采用结构复合能有效改善隔声效果,复合方式以结构间设置一层空气作为缓冲介质为最佳。