【摘要】：聲學(xué)超材料是指由特殊設(shè)計(jì)的人工聲學(xué)結(jié)構(gòu)單元周期排列在基體材料中構(gòu)成的,可以獲得具有與自然界中物質(zhì)不同的超常物理性質(zhì)的聲學(xué)新穎材料或者新結(jié)構(gòu)。聲表面結(jié)構(gòu)是一種二維的聲學(xué)超材料,其周期陣列結(jié)構(gòu)中單元結(jié)構(gòu)的分布排列以及尺寸等因素對(duì)聲波傳播存在的影響,會(huì)導(dǎo)致聲波傳播的路徑發(fā)生改變。通過特定尺度設(shè)計(jì)的聲學(xué)微結(jié)構(gòu)超材料,可以在微結(jié)構(gòu)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)波的局域共振及聲波匯聚現(xiàn)象,此現(xiàn)象可以被應(yīng)用于聲學(xué)隱身或聲學(xué)探測(cè)的研究中。經(jīng)過以往研究人員大量理論和實(shí)驗(yàn)的研究表明,合理地設(shè)計(jì)聲表面結(jié)構(gòu)中單元結(jié)構(gòu)的尺寸等參數(shù),可以使得聲表面結(jié)構(gòu)對(duì)聲波的傳播路徑進(jìn)行調(diào)控。本文的主要研究?jī)?nèi)容是針對(duì)金屬結(jié)構(gòu)開展周期微結(jié)構(gòu)尺度設(shè)計(jì),通過有限元多物理場(chǎng)仿真軟件,分別從此結(jié)構(gòu)中缺陷的數(shù)量、尺寸、周期以及信號(hào)源的頻率這幾個(gè)方面,詳細(xì)研究了對(duì)聲波傳播的影響。通過對(duì)仿真結(jié)果的研究分析,選取合適的缺陷結(jié)構(gòu)參數(shù)和信號(hào)參數(shù),使得一定頻率的聲信號(hào)在傳播過程中與聲表面結(jié)構(gòu)相互耦合,得到了能夠使得聲源信號(hào)產(chǎn)生局域共振的效果。最后進(jìn)行聲表面結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn),對(duì)仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。通過對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn),改變聲表面結(jié)構(gòu)中缺陷的尺寸、數(shù)量、周期參數(shù)確實(shí)可以對(duì)聲波的傳播路徑產(chǎn)生影響。缺陷數(shù)量越多,越能將能量集中在結(jié)構(gòu)的缺陷區(qū)域,即聲學(xué)超材料的特異性更能得到體現(xiàn)。當(dāng)圓形孔缺陷半徑為0.1cm左右,周期在0.4~05cm范圍內(nèi),激勵(lì)源信號(hào)的頻率在3.5MHz左右的時(shí)候,都可以使聲波在聲陣列結(jié)構(gòu)內(nèi)形成較明顯的局域共振效果。聲表面結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用在聲學(xué)隱身方面,如無人潛航器、潛艇等裝備的聲隱身。
【圖文】：

構(gòu)在聲信號(hào)傳播中的影響研究 第二章 聲表面結(jié)構(gòu)的度選擇、模塊選擇以及幾何建模MSOL 的仿真分析主要有下面幾個(gè)主要步驟：維度選擇，模塊選擇，格剖分，計(jì)算求解，，結(jié)果后期處理。這些步驟之間的關(guān)系可以用圖 2缺陷為例）進(jìn)行形象化闡述。有限元的前期處理主要是幾何模型的建數(shù)和載荷，定義邊界約束條件，剖分網(wǎng)格等，最后按照一定的的格式形所需要的有限元計(jì)算數(shù)據(jù)。本文選擇的是二維建模，因?yàn)楸疚闹性O(shè)計(jì)的陷是在固體表面的流體缺陷，需要涉及到聲波分別與固體和流體的耦學(xué)模塊的聲固耦合的接口。

表面結(jié)構(gòu)的基本理論 陣列聲結(jié)構(gòu)在聲信號(hào)傳播中的格剖分剖分就是將所建的模型進(jìn)行分解，分解成很多個(gè)有限個(gè)的小單元，這以是三角形和四邊形，分解的目的就是為了一個(gè)單元一個(gè)單元地計(jì)算方法的思想的體現(xiàn)。當(dāng)然分解的數(shù)量越多越好，網(wǎng)格剖分得越密，得到高，已經(jīng)有文獻(xiàn)給出這樣的定論，但是帶來的負(fù)面效果就是計(jì)算量成倍心內(nèi)存就可能溢出，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，增加了時(shí)間成本。所以在網(wǎng)格剖分方法可以在分解的個(gè)數(shù)（網(wǎng)格密度）和計(jì)算量上作出一個(gè)平衡。我們可型的不同形狀或者同一模型不同部位的形狀選擇合適的單元形狀進(jìn)行以根據(jù)具體的模型形狀對(duì)不同模型和同一模型的不同部位選擇不同的 2.3 是網(wǎng)格剖分圖。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB34

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 柯滿竹;邱春印;彭莎莎;劉正猷;;聲學(xué)超構(gòu)材料[J];物理;2012年10期

2 席細(xì)平;馬重芳;王偉;;超聲波技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀[J];山西化工;2007年01期

3 張智勇;郭鐵梁;;超聲產(chǎn)業(yè)研究綜述[J];科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng);2006年11期

本文編號(hào)：2637652