近幾十年來,人工復(fù)合結(jié)構(gòu)由于其獨特的聲學(xué)性質(zhì)而受到人們的廣泛關(guān)注。對人工復(fù)合結(jié)構(gòu)早期的研究主要集中于聲子晶體（Sonic Crystals）,它可以實現(xiàn)對聲波/彈性波的超控。通過對能帶結(jié)構(gòu)的分析,可以方便地研究聲子晶體的聲學(xué)特性。因此,許多具有不同功能的聲子晶體結(jié)構(gòu)都是通過調(diào)節(jié)能帶來實現(xiàn)的。隨著對聲子晶體的深入研究,由局域共振型聲子晶體發(fā)展而來的聲超常材料（Sonic Metamaterials）,也成為了關(guān)注焦點。相比于傳統(tǒng)聲子晶體,它可以實現(xiàn)亞波長尺寸的聲超控。然而,無論聲子晶體還是聲超常材料,一旦設(shè)計和制造出來以后,其聲學(xué)特性是固定不變的,這極大地限制了與之相關(guān)的設(shè)計應(yīng)用。而壓電復(fù)合結(jié)構(gòu)的聲學(xué)特性可以通過外接分流電路來調(diào)控。因此,壓電復(fù)合結(jié)構(gòu)的聲學(xué)特性具有很好的可調(diào)性。近年來,相關(guān)的研究工作層出不窮。本論文設(shè)計了一種功能性材料和三種應(yīng)用結(jié)構(gòu)/器件,用來實現(xiàn)對彈性波的超常調(diào)控或測量分析。包括三負(fù)聲超常材料、基于聲子晶體波導(dǎo)管模式轉(zhuǎn)換的彈性波單向傳輸結(jié)構(gòu)、基于單向傳輸結(jié)構(gòu)的彈性波偏振敏感型器件和基于壓電分流電路的可調(diào)聲阻抗匹配層。第二章中,我們設(shè)計了具有多種局域共振的三負(fù)聲超常材料。... 

【文章來源】：吉首大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

左邊為一維聲子晶體；中間為二維聲子晶體；右邊為三維聲子晶體早期對聲子晶體的研究集中在帶隙的控制[12-15]

圖 1.2 (a)為靜電平衡狀態(tài)下的壓電陶瓷塊；(b)和(c)分別顯示了處于靜電平衡狀態(tài)下的壓電陶瓷塊受到外力和外電場作用時，幾何參數(shù)和電學(xué)性質(zhì)的變化圖 1.2(a)為帶電極（上、下表面）、且極化過的壓電陶瓷塊，黑色箭頭表示極化方向，正、負(fù)符號表示電荷。極化過的壓電陶瓷相當(dāng)于一個大電疇，用實線框內(nèi)正、負(fù)電荷表示，其數(shù)量對應(yīng)著電疇的大小。此時，壓電陶瓷塊吸附了一部分電極上的自由電荷，而達(dá)到靜電平衡狀態(tài)。即，無外力或外電場作用時，極化過后的壓電陶瓷仍然顯電中性。當(dāng)受到外力作用時，如圖 1.2(b)所示。壓電陶瓷塊產(chǎn)生形變，虛線框表示原來處于靜電平衡時的形狀，實線框表示變形后的陶瓷塊。可以觀察到，極化方向的厚度變薄，導(dǎo)致電疇變短，即電疇的極化變?nèi)酢Ｒ虼�，對電極上電荷的吸附能力變?nèi)酢＿@就意味著以前被吸附著的電荷變成了自由電荷（藍(lán)色橢圓框中的電荷變成了自由電荷），產(chǎn)生了電。即，把機械能轉(zhuǎn)化為電能，我們稱其為正壓電效應(yīng)。當(dāng)受到外電場作用時，如圖 1.2(c)所示。同樣，虛線框表示原來的狀態(tài)，實線框表示受到電場作用后的陶瓷塊。顯然，此時的電場可以加強壓電陶瓷塊的極化強度。極化強度改變的同時，伴隨著應(yīng)變的產(chǎn)生。因此，導(dǎo)致了壓電陶瓷塊的

第 2 章 三負(fù)聲超常材料設(shè)計色 ， 無 物 質(zhì) 填 充 ）， 邊 長 為 w 。 泡 沫 的 材 料 參 數(shù) 為 ：3 115 kg / m，6 20 6 10 N / m，6 20 3 10 N / m。鎢柱的材料參數(shù)為：3 19300 kg / m，11 2 1.974 10 N / m，11 2 1.513 10 N/ m。其中， 和 為拉梅常數(shù)（Lameconstants）， 為質(zhì)量密度。該模型之所以選泡沫為基體、鎢為散射體，是因為它們的質(zhì)量密度和其它聲學(xué)性質(zhì)差異較大，這樣更容易產(chǎn)生劇烈的局域共振。四根鎢柱可以加強四極共振，其關(guān)于中心對稱，更有利于單、偶極共振的產(chǎn)生。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3388824