聲子晶體作為一種結(jié)構(gòu)獨(dú)特的人工周期性復(fù)合材料,對彈性波的傳播具有多種調(diào)控特性,因此在聲波導(dǎo)、便攜式設(shè)備和無線傳感器等領(lǐng)域具有廣闊的潛在應(yīng)用前景。本文圍繞具有機(jī)電耦合效應(yīng)的壓電聲子晶體開展研究,設(shè)計(jì)了一種由包裹有機(jī)玻璃涂層的四棱柱形壓電材料按正方形晶格周期性連接在四個(gè)環(huán)氧樹脂短板上構(gòu)成的新型二維壓電聲子晶體板,利用超元胞法結(jié)合有限元方法計(jì)算了不同電邊界條件下聲子晶體板的能帶結(jié)構(gòu)和傳輸損失;通過研究聲子晶體板的振動(dòng)位移矢量場,分析了聲子晶體的振動(dòng)模態(tài);結(jié)合仿真結(jié)果,分析了帶隙形成機(jī)理,從而優(yōu)化聲子晶體的幾何結(jié)構(gòu);引入點(diǎn)缺陷,外接整流電路實(shí)現(xiàn)振動(dòng)能量回收;引入線缺陷,實(shí)現(xiàn)具有可調(diào)諧路徑的復(fù)合波導(dǎo)。主要研究成果如下:基于點(diǎn)缺陷的振動(dòng)能量回收研究,設(shè)計(jì)了一種1×5新型二維壓電聲子晶體板,并利用超元胞法結(jié)合有限元方法分別計(jì)算了完美聲和缺陷聲子晶體板的能帶結(jié)構(gòu)和傳輸損失。通過改變施加在壓電散射體上下表面的電邊界條件,形成點(diǎn)缺陷波導(dǎo),以限制彈性波能量流,該聲子晶體板克服了材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)已確定的情況下振動(dòng)波導(dǎo)方向不可變的局限性。壓電效應(yīng)有利于完全帶隙的擴(kuò)大,當(dāng)缺陷態(tài)的頻率出現(xiàn)在帶隙內(nèi)時(shí),缺陷態(tài)響應(yīng)頻... 

【文章來源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：46 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

各種聲子晶體的典型結(jié)構(gòu)示意圖

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文-3-異性材料的晶向，以達(dá)到控制帶隙的目的；Zhao[16]利用平面波展開法，計(jì)算了鋼為散射體、空氣為基體的二維聲子晶體板帶隙的影響因素，研究表明晶格常數(shù)對能帶結(jié)構(gòu)的變化有明顯影響。圖1.2西班牙馬德里廣場上的雕塑圖1.3局域共振型聲子晶體2000年，Liu等[17]在研究用粘彈性軟材料包覆后的鉛球組成簡單立方晶格結(jié)構(gòu)埋在環(huán)氧樹脂中形成的三維聲子晶體時(shí)，如圖1.3所示，理論和實(shí)驗(yàn)均發(fā)現(xiàn)，聲子晶體的晶格常數(shù)的尺度遠(yuǎn)小于能帶結(jié)構(gòu)對應(yīng)的波長。局域共振聲子晶體帶隙的形成與散射體的固

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文-7-2壓電聲子晶體能量回收機(jī)理2.1引言聲能是環(huán)境中普遍存在的一種能量形式，它具有獲取方便、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，但也存在能量密度低、獲取困難的缺點(diǎn)。目前，良好的能量吸收和利用的常用方法是將聲波的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動(dòng)的形式由不同的聲學(xué)結(jié)構(gòu)，然后利用壓電材料的正壓電效應(yīng)來回收和利用能源，如亥姆霍茲共振腔、駐波管和聲子晶體。2.2壓電效應(yīng)固體材料根據(jù)其對外界電場的響應(yīng)方式可分為兩種：導(dǎo)電材料和電介質(zhì)材料。當(dāng)一個(gè)力按一定方向作用于介電材料時(shí)，材料存在的正電荷中心將產(chǎn)生相對位移和電極化。當(dāng)力作用時(shí)，表面電荷符號將會(huì)改變，這種現(xiàn)象被稱為正壓電效應(yīng)，其表示壓電材料將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，如圖2.1（a）所示。(a)(b)圖2.1壓電效應(yīng)示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]新型二維壓電聲子晶體板帶隙可調(diào)性研究[J]. 廖濤,孫小偉,宋婷,田俊紅,康太鳳,孫偉彬.  物理學(xué)報(bào). 2018(21)
[2]用于汽車低頻振動(dòng)控制的局域共振聲子晶體[J]. 麻乘榕,邵晨,萬慶冕,王曉娜,程營,劉曉峻.  應(yīng)用聲學(xué). 2018(01)
[3]二維固-固Suzuki晶格聲子晶體薄板彎曲振動(dòng)特性的研究[J]. 趙元年,孫小偉,廖濤,康太鳳,李正偉.  西北師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(04)
[4]分析材料參數(shù)對二維固/固聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)的影響[J]. 李正偉,周珺.  甘肅科技縱橫. 2016(04)
[5]螺旋局域共振單元聲子晶體板結(jié)構(gòu)的低頻振動(dòng)帶隙特性研究[J]. 吳九匯,張思文,沈禮.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2013(10)
[6]聲波在二維固/流聲子晶體中的禁帶特性研究[J]. 高國欽,馬守林,金峰,金東范,盧天健.  物理學(xué)報(bào). 2010(01)
[7]單元結(jié)構(gòu)尺寸對不銹鋼/空氣二維聲子晶體聲波禁帶的影響[J]. 趙宏剛,劉耀宗,溫激鴻,韓小云.  功能材料. 2004(06)

博士論文
[1]聲子晶體帶隙調(diào)控的數(shù)值與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 李建寶.北京交通大學(xué) 2011

碩士論文
[1]可調(diào)聲子晶體帶隙研究[D]. 謝雅卓.南京大學(xué) 2014



本文編號：3512292