周期性結(jié)構(gòu)(聲子晶體)是組成材料相或幾何尺寸甚至是邊界條件在空間上呈現(xiàn)周期性的復合材料或結(jié)構(gòu)。周期性結(jié)構(gòu)能夠抑制特定頻率范圍內(nèi)的彈性波或聲波在結(jié)構(gòu)中的傳播,這些頻率范圍被稱為帶隙。周期性結(jié)構(gòu)的帶隙特性,在超精密運動平臺的微振動抑制上有良好的應(yīng)用前景。超精密運動平臺是納米加工和測量裝備的核心部件。相對于超精密運動平臺微振動頻率,目前周期性結(jié)構(gòu)的最低頻率帶隙的頻率較高且缺乏機動可調(diào)性。因此,降低周期性結(jié)構(gòu)的帶隙頻率,提升帶隙頻率的機動可調(diào)性是周期性結(jié)構(gòu)應(yīng)用于隔振減振亟待解決的瓶頸問題。針對這一關(guān)鍵問題,本文以獲得可產(chǎn)生頻率可調(diào)的低頻帶隙的周期性結(jié)構(gòu)為研究目標,一方面綜合運用局域共振周期性結(jié)構(gòu)的減振特性和壓電智能結(jié)構(gòu)的能量耗散特性,圍繞著壓電智能材料與分流電路之間耦合作用對帶隙特性的調(diào)節(jié)這一關(guān)鍵問題展開研究;另一方面在研究非線性效應(yīng)對換能結(jié)構(gòu)的換能性能提升以及工作頻帶拓寬作用的基礎(chǔ)上,探索非線性周期結(jié)構(gòu)的帶隙特性以及非線性度等參數(shù)對帶隙的調(diào)節(jié)作用。主要成果如下:(1)建立了等頻局域共振電路的壓電雙晶片-金屬圓板周期性結(jié)構(gòu)理論模型,得到了振動衰減率較大且頻率可調(diào)的頻率帶隙。研究發(fā)現(xiàn):結(jié)構(gòu)中不存...

【文章頁數(shù)】：107 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 周期性結(jié)構(gòu)概念
    1.3 周期性結(jié)構(gòu)帶隙機理
    1.4 帶隙可調(diào)周期性結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀
    1.5 周期性結(jié)構(gòu)能帶結(jié)構(gòu)計算方法
    1.6 課題來源、主要研究方法和研究內(nèi)容
2 壓電雙晶片周期圓板帶隙特性研究
    2.1 周期圓板理論模型
    2.2 邊界條件與連續(xù)性條件
    2.3 帶隙計算
    2.4 低頻帶隙調(diào)節(jié)
    2.5 本章小結(jié)
3 壓電單晶片周期圓板帶隙特性研究
    3.1 周期圓板模型及控制方程
    3.2 等頻電路設(shè)計
    3.3 方程求解
    3.4 邊界條件與連續(xù)性條件
    3.5 帶隙特性影響因素分析
    3.6 本章小結(jié)
4 壓電雙晶片非線性換能單元性能研究
    4.1 壓電雙晶片非線性換能單元理論模型
    4.2 無量綱化與方程求解
    4.3 換能性能提升措施分析
    4.4 本章小結(jié)
5 非線性周期性結(jié)構(gòu)帶隙特性研究
    5.1 非線性周期性結(jié)構(gòu)理論模型
    5.2 無限周期系統(tǒng)的離散化
    5.3 攝動分析
    5.4 數(shù)值驗證
    5.5 色散特性分析
    5.6 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻
附錄A 元胞質(zhì)量矩陣與剛度矩陣
附錄B 攻讀博士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文
附錄C 攻讀學位期間參與的科研項目



本文編號：3809171