本文關(guān)鍵詞：周期性復合介質(zhì)中聲能量傳輸?shù)难芯考霸诩∪馄谠u估中的應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：彈性波在周期性彈性復合介質(zhì)中傳播,與介質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)相互作用,產(chǎn)生與光子晶體類似的通帶、禁帶、缺陷態(tài)等現(xiàn)象,引出聲子晶體的概念。對這類帶隙特性的探索在聲子晶體研究領(lǐng)域中具有重要的理論與應用價值。研究聲傳輸過程中的能量變化規(guī)律有助于認識聲子晶體中聲波與晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)相互作用機理,對于聲子晶體的在減震降噪、聲功能器件、聲波聚焦等方面的應用具有現(xiàn)實意義。肌肉長時間進行連續(xù)反復的收縮運動,在一段時間后運動所需肌肉張力和收縮力減小,肌肉的運動無法持續(xù)保持相同活力的現(xiàn)象稱為肌肉疲勞。肌肉疲勞程度可作為肌肉損傷、體育訓練、肌肉疾病等方面的一個重要評估參數(shù)。肌肉的主要組成成份為肌纖維,纖維和纖維之間由結(jié)締組織聯(lián)系在一起。肌纖維數(shù)目很多并且具有收縮能力,擔負著機體的運動機能(動物體的運動、消化道的蠕動),一般為長圓柱狀,沿細胞縱軸平行、有規(guī)則的排列。肌肉組織內(nèi)部可以近似的看做由肌纖維與結(jié)締組織有序的排列組成,類似周期排列的聲傳輸介質(zhì)。本文通過研究彈性波在肌肉組織中的傳輸效應,利用周期二維聲子晶體結(jié)構(gòu)聲能量傳輸規(guī)律,研究肌肉疲勞的評估方法。本文研究內(nèi)容包括：基于時域有限差分法(Finite Difference Time Domain,簡寫為FDTD),研究聲子晶體的通帶及禁帶聲能量傳輸規(guī)律；并進行肌肉組織疲勞過程的聲傳輸效應研究。本文的主要工作：(1)利用FDTD算法研究聲子晶體聲能量傳輸特性。根據(jù)聲場中能量與振動的關(guān)系,通過振動參數(shù)表示聲傳輸過程中能量的傳輸特性。控制復合材料的周期組成,分析禁帶頻率聲波通過周期介質(zhì)傳輸后能量損失情況；利用單一頻率聲波在晶體內(nèi)部的能量傳輸特性,研究禁帶頻率聲波與通帶頻率聲波在周期介質(zhì)中的傳播。結(jié)果在禁帶頻率范圍內(nèi)聲波能量在一段時間內(nèi)衰減較快,較長時間過后幅度下降變慢,最終導致其總振動時間要長于通帶頻率聲波。禁帶頻率波在介質(zhì)中傳輸,振動時間的輸出加長。(2)基于二維聲子晶體聲能量傳輸規(guī)律研究,分析骨骼肌疲勞過程的聲學效應。根據(jù)骨骼肌疲勞理論分析,得出肌肉在逐漸疲勞過程中,肌肉內(nèi)部纖維的填充率變小、硬度逐漸變大；利用二維聲子晶體結(jié)構(gòu),仿真肌肉模型,分析疲勞狀態(tài)下仿真肌肉參數(shù)變化情況,通過FDTD算法研究肌肉疲勞過程的聲學效應。在骨骼肌逐漸疲勞過程中,傳輸?shù)郊∪鈨?nèi)部的彈性波中心頻率會向低頻逐漸偏移。對于理論分析以及仿真研究所得結(jié)果,本文也通過具體實驗進行了驗證。利用超聲探頭發(fā)射、接收聲波信號,記錄彈性波穿過逐漸疲勞肱二頭肌后的聲波信息,通過FDTD算法得到聲波傳輸參數(shù),進行頻譜分析得到聲傳輸頻率響應曲線。利用B超實時記錄肌肉內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化情況。通過骨骼肌疲勞過程的聲學效應研究,為無損傷的判斷肌肉損傷程度提供理論和技術(shù)依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：聲子晶體 時域有限差分法 帶隙結(jié)構(gòu) 能量 肌肉疲勞
【學位授予單位】：陜西師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R312;O735
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 選題背景9-12
• 1.2 本文主要研究工作及框架12-13
• 第2章 周期復合介質(zhì)聲傳輸特性研究方法13-23
• 2.1 傳遞矩陣法14-17
• 2.1.1 TM算法概述14-15
• 2.1.2 TM算法計算一維聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)15-17
• 2.2 時域有限差分法17-21
• 2.2.1 FDTD算法17-18
• 2.2.2 波動方程的FDTD差分格式18-20
• 2.2.3 FDTD算法邊界處理及穩(wěn)定性條件20-21
• 2.3 本章小結(jié)21-23
• 第3章 一維聲子晶體聲傳輸特性研究23-37
• 3.1 一維聲子晶體禁帶聲傳輸能量特性研究23-31
• 3.1.1 模型與算法23-26
• 3.1.2 一維聲子晶體傳輸特性26-31
• 3.2 一維聲子晶體缺陷態(tài)研究31-34
• 3.2.1 一維缺陷聲子晶體模型與算法32-33
• 3.2.2 缺陷聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)33-34
• 3.3 本章小結(jié)34-37
• 第4章 周期介質(zhì)聲傳輸特征在骨骼肌疲勞評估中的應用研究37-53
• 4.1 理論及模型37-39
• 4.1.1 肌肉疲勞研究方法37-38
• 4.1.2 骨骼肌模型38-39
• 4.2 肌肉微結(jié)構(gòu)變化對彈性波的頻率傳輸特性影響39-43
• 4.2.1 肌肉內(nèi)部填充率變化對頻率傳輸特性的影響39-42
• 4.2.2 肌肉纖維硬度變化對頻率傳輸特性的影響42-43
• 4.3 肌肉疲勞過程的實驗研究43-50
• 4.3.1 實驗原理、方法與裝置43-45
• 4.3.2 數(shù)據(jù)采集與處理45-49
• 4.3.3 實驗結(jié)果分析49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-53
• 第5章 全文總結(jié)與展望53-55
• 5.1 全文總結(jié)53-54
• 5.2 展望54-55
• 參考文獻55-61
• 致謝61-63
• 攻讀碩士期間的研究成果63

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 韓建寧;溫廷敦;楊鵬;張璐;張馳;;聲子晶體的負折射成像分析[J];中北大學學報(自然科學版);2014年02期

2 劉啟能;劉沁;;固-固有限周期聲子晶體中SH波全反射隧穿的機理[J];計算力學學報;2014年01期

3 閆昕;;二維固-氣聲子晶體帶隙特性的研究[J];激光雜志;2014年08期

4 杜敬濤;賀彥博;馮浩成;;散射體旋轉(zhuǎn)角對二維聲子晶體帶隙結(jié)構(gòu)影響分析[J];哈爾濱工程大學學報;2014年11期

5 楊鵬;張志偉;韓建寧;;基于超聲頻段的聲子晶體負折射率成像規(guī)律分析[J];中北大學學報(自然科學版);2014年06期

6 楊鵬;張志偉;韓建寧;張璐;;聲子晶體的傳輸特性研究[J];中北大學學報(自然科學版);2015年02期

7 黃佳;尹進;張昭;張洪武;;基于聲子晶體的層疊式方柱型減振結(jié)構(gòu)設(shè)計[J];計算機輔助工程;2015年02期

8 黃佳;尹進;張昭;張洪武;;圓管型局域共振聲子晶體三維構(gòu)型振動帶隙研究[J];計算力學學報;2015年03期

9 劉啟能;劉沁;;聲子晶體中SH波缺陷模的相干疊加理論[J];計算力學學報;2015年03期

10 張明;;不同參數(shù)聲子晶體第一完全帶隙影響因素研究[J];人工晶體學報;2014年03期

  本文關(guān)鍵詞：周期性復合介質(zhì)中聲能量傳輸?shù)难芯考霸诩∪馄谠u估中的應用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：336045