本文關鍵詞：彈性波在周期結構中的傳播機理研究

  更多相關文章： 彈性波 周期結構 帶隙 隨機孔洞結構

【摘要】：現(xiàn)今,針對彈性波在周期結構材料中傳播特性的研究非常熱門,主要原因在于彈性波在周期結構材料中傳播會產生帶隙,這種特性可以應用于新型功能材料的設計。彈性波在周期結構材料中傳播受其內部結構的幾何參數(shù)以及材料參數(shù)共同影響。本文針對彈性波在周期結構材料中的傳播,研究了周期結構材料內部微結構形式和散射體剪切模量對于聲波帶隙的影響,以及圓形孔洞的體積分數(shù)與基頻的關系。主要研究工作包括:在二維無限大周期結構中選取了代表性單元,根據(jù)Bloch定理施加周期性邊界條件,利用兩套網格彌補了Abaqus中不能進行復數(shù)計算的缺陷,兩套網格完全相同,一套用以求解實部方程,另一套用以求解虛部方程,從而得到頻散關系曲線。研究了孔洞形狀以及散射體的剪切模量對聲波帶隙的影響。將孔洞按方陣形式排列,其形狀逐漸由圓形變?yōu)闄E圓形,直至橢圓短軸與長軸之比接近于零。研究表明,含有圓形孔洞的周期結構材料具有帶隙,橢圓形孔洞的短軸長軸比逐漸減小時,帶隙逐漸變窄,最后消失。通過在圓形孔洞中填充不同剪切模量的彈性材料,研究了材料剪切模量對聲波帶隙的影響。模擬分析顯示:當基體與散射體的剪切模量量級相差越大時越容易出現(xiàn)帶隙。周期結構中孔洞結構的分布通常具有隨機性,本文采用控制胞元中孔洞所占的體積分數(shù)模擬隨機孔洞的分布,對50種不同隨機結構的計算結果進行統(tǒng)計分析顯示:隨著孔洞的體積分數(shù)的增加,無限大周期結構的基頻逐漸降低,并且與孔洞體積百分數(shù)成線性關系。論文的創(chuàng)新之處在于:利用兩套網格來研究彈性波在周期結構中的傳播,采用數(shù)值模擬方法建立了彈性波在隨機結構中傳播的基頻與散射體體積分數(shù)的關系。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB34

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