本文關(guān)鍵詞：基于局域共振原理的瓣型寬帶隙聲學(xué)超材料研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：聲學(xué)超材料是一類由人工設(shè)計的特殊結(jié)構(gòu)單元周期性排列構(gòu)成的亞波長材料/結(jié)構(gòu),具有很多自然材料所不具備的超常聲學(xué)性質(zhì)如負(fù)質(zhì)量密度和負(fù)體積模量等,因此,聲學(xué)超材料在減振降噪、聲波控制等方面具有重要的應(yīng)用價值。本文基于局域共振理論,設(shè)計了一種帶有瓣形結(jié)構(gòu)的薄膜型寬帶隙聲學(xué)超材料,并運用有限元計算和仿真方法詳細(xì)研究了該薄膜型聲學(xué)超材料的能帶特性及其振型特性。最后利用四傳感器駐波管法對瓣型聲學(xué)超材料的隔聲性能進(jìn)行研究。具體研究內(nèi)容如下:(1)針對低頻聲波建立基于局域共振機理的薄膜型聲學(xué)超材料模型并計算了其能帶結(jié)構(gòu)。相比于其他聲學(xué)超材料模型,這種帶瓣狀結(jié)構(gòu)模型的優(yōu)點是能夠產(chǎn)生較寬的帶隙。本文所設(shè)計的帶有瓣形結(jié)構(gòu)的聲學(xué)超材料比無瓣型聲學(xué)超材料帶隙更寬,并且僅用單層結(jié)構(gòu)同種元胞組合就可以在一定頻率下形成較寬的多個完全帶隙,而不需要通過不同種元胞組合或是多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合而達(dá)到一定帶隙特性。(2)詳細(xì)研究了元胞的振動模態(tài),分析研究所設(shè)計聲學(xué)超材料帶隙特性產(chǎn)生的機理。聲學(xué)超材料元胞的振動就是一種局域共振:第一種振動模態(tài)是z方向的平動,第二、第三種振動模態(tài)都是在x-y平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動,第四和第五種振動模態(tài)基本一樣,都是沿y軸和沿x軸的平動,第六種振動模態(tài)是在x-y平面內(nèi)以z軸為轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動形式,第七種振動只有瓣的輕微振動。(3)詳細(xì)研究了模型幾何參數(shù)對聲學(xué)超材料帶隙特性的影響規(guī)律,并對微結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。以含一個瓣結(jié)構(gòu)的元胞為代表,研究各幾何參數(shù)對三個帶隙上下邊界的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)晶格常數(shù)、質(zhì)量塊半徑、薄膜厚度是影響帶隙特性的主要幾何因素。進(jìn)一步討論了瓣的數(shù)量對各帶隙上下邊界的影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)單瓣結(jié)構(gòu)對應(yīng)的帶隙特性最優(yōu)越。(4)基于傳遞函數(shù)法的四傳感器隔聲量測量。實驗測量結(jié)果與仿真結(jié)果的對比分析顯示,實驗和仿真的隔聲量曲線在特定頻段內(nèi)的走向趨勢一致。
【關(guān)鍵詞】：聲學(xué)超材料 局域共振 帶隙特性 隔聲量
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB535
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 課題背景10-11
• 1.2 聲學(xué)超材料的基本概念11-13
• 1.3 聲學(xué)超材料的研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3.1 聲學(xué)超材料帶隙計算方法13-15
• 1.3.2 聲學(xué)超材料設(shè)計與機理研究15-18
• 1.4 聲學(xué)超材料的應(yīng)用研究18-20
• 1.5 課題研究的目的和意義20-21
• 1.6 研究思路和主要研究內(nèi)容21-22
• 第二章 聲學(xué)超材料帶隙計算理論22-28
• 2.1 聲學(xué)超材料的基本理論22-25
• 2.1.1 聲學(xué)超材料的周期性描述22-23
• 2.1.2 聲學(xué)超材料的Bloch原理23-24
• 2.1.3 彈性波波動方程24-25
• 2.2 聲學(xué)超材料帶隙形成機理25-27
• 2.3 本章小節(jié)27-28
• 第三章 瓣型聲學(xué)超材料結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計和分析28-44
• 3.1 單瓣聲學(xué)超材料結(jié)構(gòu)模型的建立和能帶結(jié)構(gòu)的計算28-35
• 3.1.1 單瓣結(jié)構(gòu)模型的建立28-30
• 3.1.2 利用有限元法計算單瓣結(jié)構(gòu)模型的能帶計算30-33
• 3.1.3 計算結(jié)果分析33-35
• 3.2 四瓣聲學(xué)超材料結(jié)構(gòu)模型設(shè)計及分析35-38
• 3.2.1 四瓣結(jié)構(gòu)模型的聲學(xué)超材料能帶分析36-38
• 3.3 單瓣結(jié)構(gòu)模型與四瓣結(jié)構(gòu)模型能帶結(jié)構(gòu)對比38-39
• 3.4 聲學(xué)超材料微結(jié)構(gòu)模態(tài)分析39-42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 第四章 微結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)對聲學(xué)超材料能帶結(jié)構(gòu)的影響44-56
• 4.1 質(zhì)量塊半徑的影響44-46
• 4.2 薄膜厚度的影響46-48
• 4.3 晶格常數(shù)的影響48-50
• 4.4 “瓣”的數(shù)量的影響50-52
• 4.5 “瓣”的厚度的影響52-55
• 4.6 本章小結(jié)55-56
• 第五章 聲學(xué)超材料隔聲性能的實驗研究56-66
• 5.1 基本聲學(xué)參數(shù)介紹56-57
• 5.1.1 聲壓56-57
• 5.1.2 隔聲量STL57
• 5.2 實驗儀器57-58
• 5.3 四傳感器駐波管法測試原理58-60
• 5.4 聲學(xué)超材料的制備60-61
• 5.5 實驗結(jié)果與分析61-65
• 5.5.1 實驗中注意事項61-62
• 5.5.2 實驗結(jié)果62-63
• 5.5.3 有限元仿真與實驗結(jié)果對比分析63-65
• 5.6 本章小結(jié)65-66
• 第六章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 本文總結(jié)66-67
• 6.2 研究展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 致謝74-75
• 讀研期間發(fā)表的文章75

【相似文獻(xiàn)】

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1 王總;朱文君;唐玲;;超材料技術(shù)發(fā)展概覽[J];軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品;2012年07期

2 弓巧俠;劉曉e

本文編號：477071