本文關(guān)鍵詞：橢圓柱型聲子晶體板中的彈性波傳播特性

  更多相關(guān)文章： 聲子晶體 禁帶 蘭姆波 橢圓 平面波展開法 有限元法

【摘要】：機(jī)械振動(dòng)不但有害于機(jī)械設(shè)備的工作精度與可靠性，同時(shí)會(huì)降低機(jī)械設(shè)備的使用壽命，一直是機(jī)械工程領(lǐng)域迫切需要解決的問(wèn)題。人工周期性結(jié)構(gòu)材料聲子晶體所擁有的彈性波禁帶特性為這一問(wèn)題的解決提供了新的思路。同時(shí)聲子晶體擁有的缺陷態(tài)，負(fù)折射，聲聚焦，聲二極管等特殊的性質(zhì)在降噪材料，特殊聲功能器件等方面擁有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。近年來(lái)蘭姆波在聲子晶體中的傳播引起了許多相關(guān)科研工作者的廣泛興趣，與體波聲子晶體不同的是蘭姆波聲子晶體能夠?qū)椥圆ǖ哪芰客耆钟蛟诎宓纳舷伦杂杀砻嬷g，從而極大地降低了彈性波在傳播過(guò)程中能量的損耗。傳統(tǒng)的聲子晶體研究中的散射體大多為圓形，正方形等形狀，為了探討其他形狀對(duì)能帶結(jié)構(gòu)的影響我們使用了橢圓形散射體，通過(guò)改變相關(guān)的參數(shù)發(fā)現(xiàn)能獲得更寬和更低頻的帶隙。本文分別使用了平面波展開法與有限元法研究了布拉格散射型和局域共振型聲子晶體，力圖為設(shè)計(jì)制備寬帶隙與低頻率性能良好的聲子晶體提供理論指導(dǎo)。 (1)使用經(jīng)典的平面波展開法研究了蘭姆波在布拉格散射型橢圓柱聲子晶體的能帶結(jié)構(gòu)。通過(guò)和圓形散射體在相同的條件下對(duì)比發(fā)現(xiàn)橢圓型聲子晶體能產(chǎn)生更寬的帶隙；同時(shí)分別研究了橢圓的填充率，短軸與長(zhǎng)軸的比值，旋轉(zhuǎn)角度，真空，PC板以及底板的厚度對(duì)能帶的影響，通過(guò)設(shè)計(jì)合理的參數(shù)能獲得更寬的帶隙，這為設(shè)計(jì)寬帶隙聲子晶體提供了借鑒。 (2)使用有限元法研究了蘭姆波在局域共振型橢圓柱聲子晶體的能帶結(jié)構(gòu)。通過(guò)改變橢圓柱的高度，填充率，短軸與長(zhǎng)軸的比值，旋轉(zhuǎn)角度等參數(shù)發(fā)現(xiàn)橢圓柱的高度對(duì)能帶的影響最大，帶隙的寬度與填充率成正比關(guān)系，，短軸與長(zhǎng)軸的比值對(duì)帶隙的影響很小，但填充率和短軸與長(zhǎng)軸的比值對(duì)帶隙的下邊界的頻率都沒(méi)什么影響，依然由局域共振的特性所決定。
【關(guān)鍵詞】：聲子晶體 禁帶 蘭姆波 橢圓 平面波展開法 有限元法
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH113.1;O735
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 引言10
• 1.2 光子晶體10-11
• 1.3 聲子晶體的概念11-12
• 1.4 聲子晶體的特性及應(yīng)用12-16
• 1.4.1 聲子晶體禁帶特性及應(yīng)用12-13
• 1.4.2 聲子晶體的缺陷態(tài)特性及應(yīng)用13
• 1.4.3 聲子晶體的負(fù)折射與聲聚焦特性及應(yīng)用13-14
• 1.4.4 聲二極管及應(yīng)用14-15
• 1.4.5 聲子晶體的其它特性及應(yīng)用15-16
• 1.5 聲子晶體的研究展望16-18
• 1.5.1 在類比光子晶體的性質(zhì)方面16
• 1.5.2 在局域態(tài)的研究方面16-17
• 1.5.3 在研究對(duì)象方面17
• 1.5.4 在理論研究方面17-18
• 1.5.5 在樣品的制備方面18
• 1.6 本論文研究的主要內(nèi)容18-20
• 第2章 聲子晶體理論基礎(chǔ)20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 聲子晶體的彈性力學(xué)理論20-25
• 2.2.1 固體的基本彈性性質(zhì)20-21
• 2.2.2 廣義胡克定律21-23
• 2.2.3 理想聲子晶體的理論模型23-25
• 2.3 聲子晶體的晶體學(xué)基礎(chǔ)25-27
• 2.3.1 晶格25
• 2.3.2 布里淵區(qū)25-27
• 2.4 經(jīng)典平面波展開法27-31
• 2.4.1 平面波展開法的基本理論27-30
• 2.4.2 結(jié)構(gòu)函數(shù)30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 基于布拉格散射機(jī)理的橢圓柱聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)研究32-47
• 3.1 引言32
• 3.2 蘭姆(Lamb)波概述32-34
• 3.3 橢圓柱聲子晶體模型34-35
• 3.4 橢圓柱聲子晶體理論推導(dǎo)35-37
• 3.5 計(jì)算結(jié)果與分析37-46
• 3.5.1 橢圓短軸與長(zhǎng)軸的比值對(duì)能帶的影響39-41
• 3.5.2 橢圓的旋轉(zhuǎn)角度 對(duì)能帶的影響41-42
• 3.5.3 真空的厚度對(duì)能帶的影響42-43
• 3.5.4 PC 板的厚度對(duì)能帶結(jié)構(gòu)的影響43-44
• 3.5.5 底板的厚度對(duì)帶隙的影響44-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第4章 基于局域共振機(jī)理的橢圓柱聲子晶體板能帶結(jié)構(gòu)研究47-54
• 4.1 引言47
• 4.2 橢圓柱型聲子晶體的理論模型和有限元法47-49
• 4.2.1 橢圓柱聲子晶體的理論模型47-48
• 4.2.2 有限元法與 COMSOL Multiphysics 軟件簡(jiǎn)介48-49
• 4.3 橢圓柱型聲子晶體的能帶分析49-53
• 4.3.1 橢圓柱高度對(duì)能帶的影響和模態(tài)分析49-50
• 4.3.2 填充率對(duì)能帶的影響50-51
• 4.3.3 橢圓柱的短軸與長(zhǎng)軸比對(duì)能帶的影響51-52
• 4.3.4 橢圓柱的旋轉(zhuǎn)角度對(duì)能帶的影響52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 結(jié)論與展望54-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 致謝61-62
• 附錄A(攻讀學(xué)位期間學(xué)術(shù)論文發(fā)表情況)62

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 錢斯文,楊盛良,趙恂;新型光學(xué)/聲學(xué)帶隙材料研究進(jìn)展[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2004年03期

2 黃飛;何锃;;橢圓柱體二維液態(tài)聲子晶體聲波禁帶的研究[J];動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)報(bào);2005年04期

3 胡家光;張晉;;橢圓柱三角晶格固態(tài)聲子晶體的帶隙結(jié)構(gòu)[J];功能材料;2008年03期

4 黃飛;何锃;;二維聲子晶體的彈性波禁帶及其影響因素[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年10期

5 王剛,溫激鴻,溫熙森,郁殿龍,劉耀宗;細(xì)直梁彎曲振動(dòng)中的局域共振帶隙[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2005年10期

6 郁殿龍;劉耀宗;王剛;溫激鴻;邱靜;;二維聲子晶體薄板的振動(dòng)特性[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2006年02期

7 王剛,溫激鴻,韓小云,趙宏剛;二維聲子晶體帶隙計(jì)算中的時(shí)域有限差分方法[J];物理學(xué)報(bào);2003年08期

本文編號(hào)：563733