【摘 要】
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声子晶体是指由两种或两种以上介质组成的周期性复合材料或结构,其具有弹性波带隙等物理特性,在振动与噪声控制中具有广阔的应用前景。夹层板在飞行器、舰船、列车等典型装备中有着广泛的应用,是相关装备舱体结构的重要组成部分,其声振特性对装备振动与噪声环境有重要影响。本文基于局域共振型声子晶体理论,通过在夹层板表面周期性附加层状局域共振单元,设计了周期夹层板结构,以实现其振动与声辐射的抑制。研究中首先对结构色
【机 构】
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中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室 绵阳621000 国防科学技术大学装备综合保障技
【出 处】
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2016年度全国检测声学与物理声学会议
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声子晶体是指由两种或两种以上介质组成的周期性复合材料或结构,其具有弹性波带隙等物理特性,在振动与噪声控制中具有广阔的应用前景。夹层板在飞行器、舰船、列车等典型装备中有着广泛的应用,是相关装备舱体结构的重要组成部分,其声振特性对装备振动与噪声环境有重要影响。本文基于局域共振型声子晶体理论,通过在夹层板表面周期性附加层状局域共振单元,设计了周期夹层板结构,以实现其振动与声辐射的抑制。研究中首先对结构色散关系与禁带特性进行了计算分析;其次,通过周期夹层板与基体夹层板振动与声辐射特性的对比,系统分析了周期结构设计所取得的抑制效果,并进一步对其产生声振抑制的作用机理进行了阐述。此外,对不同边界条件下,周期性设计所取得的声振抑制效果进行了对比。研究表明,通过周期性设计,振动与声辐射在禁带内得到了有效抑制,并且,抑制效果还可以存在于部分禁带外的频段。作用效果受到结构波数、结构共振、等效质量等因素的综合作用。
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以普通波导管内部嵌入弹性薄膜为基本单元结构,构造了零折射率声学超材料.研究表明,在频率为fm=453.64Hz时,此超材料的等效质量密度趋于零,相速度趋于无穷大,从而得到折射率n=0.在零折射率超材料两端接上截面积较大的普通波导管构造了复合零折射率超材料,利用声传输线理论和声阻抗匹配理论,分析了该复合超材料中能量传输和轴向声压分布情况.理论和仿真结果表明:尽管在零折射率超材料与普通波导管之间存在极
基于各向异性的局域共振超材料单元,我们设计并构建了一个具有新颖物理性能的超材料柱(Meta-Rod)。这个超材料柱的振动特征完全不同于普通弹性柱。普通弹性柱中普遍具有弯曲波、纵波和扭转波。而超材料柱中对不同的偏振类型,可以具有不同的低频带隙。因此,产生了很丰富的振动特性,例如:在某些频率,只能传播纵波,不能传播弯曲波,这是类似流体的弹性特征;在某些频率,由于负数的转动惯量,扭转波无法传播。这些有趣
声聚焦与异常透射效应一直是声学超材料领域的研究热点。本文研究浸没在水中金属圆柱结构的声聚焦与异常透射效应。结果 表明,当声波入射到圆柱表面,基于不同的Mie共振模式,声波在圆柱内聚焦为一个或多个焦点,聚焦频率与圆柱的尺寸与形状密切相关。此外,当声波从圆柱中心激发时,圆柱外侧透射声波明显增强,且波形不变;改变入射声源位置,可调节透射声波幅值,实现声异常透射开关;利用Mie共振偶极或四极模式,可将透射
非双盲隐身斗篷允许被隐身物体感知外部信息,该特性在高精度传感以及水下隐身等场合具有广阔的应用潜能。但现有的隐身斗篷设计通常基于坐标变换技术,需要将具有负等效参数的声学材料制成复杂的多层结构或使其参数满足特殊的空间分布。本文研究了可利用简化参数分布来对自由空间中圆形物体实现非双盲隐身的声学斗篷。通过推导物体的散射声场的解析表达式,并使用遗传算法来优化斗篷的结构参数,获得了最小化的散射声场。结果 表明
体积型超构介质的低维化,超构表面近年来逐渐得到了人们的广泛关注。超构表面是由微结构单元按突变型宏观“序”排列在一起形成的具有亚波长厚度的平面型超构介质体系,它可以灵活有效地操纵波的振幅、相位、传播模式等。相对于体积型超构介质,声学超构表面具有结构简单、紧凑、易加工等特点。超构表面可用来设计超薄器件,以实现一系列新颖的物理效应与功能,如异常折射/反射、极化旋转、复杂波束、体波向表面波转换、超透镜等。
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晶体是一种具有周期性结构并呈现声波/弹性波带隙的功能材料。当弹性波在受到弹性常数的周期性调制时,可能会产生声子带隙,即一定频率范围的弹性波的传播被抑制或禁止。声子晶体的这种特性使其在减振、降噪及新型声学功能器件设计方面极具应用前景,因而受到广泛关注。虽然目前国内外对声子晶体的研究主要集中在二维及三维声子晶体上,但一维声子晶体由于结构简单且易于获得较宽的带隙,因此有可能在减振降噪等领域得到广泛的应用