作为当前国际上新一代先进轻质、超强韧结构,周期格栅及其夹层结构在车辆交通、航空航天、船舶、武器装备等领域有着广泛而重要的应用前景。有效抑制周期格栅及其夹层结构中弹性波的传播对其减振降噪具有重要意义。弹性波传播特性的调控为周期格栅及其夹层结构减振降噪特性设计提供了新的解决路径。在国家自然科学基金等项目的资助下,本文围绕周期格栅及其夹层结构在减振降噪应用方面所面临的关键理论和技术问题展开深入研究,为其减振降噪设计提供技术支持。论文主要研究内容包括:周期格栅及其夹层结构的弹性波传播特性计算方法;周期格栅及其夹层结构的弹性波传播特性及其影响因素分析;含压电分流电路的周期梁和格栅结构的弹性波传播特性及其影响因素分析。论文的主要创新成果包括:1.研究了负泊松比周期格栅结构的带隙特性和传播方向性。深入分析了两种典型负泊松比周期格栅结构的材料参数和几何参数对其带隙特性的调控规律,揭示了其带隙形成的机理,证实了负泊松比周期格栅结构较传统周期格栅结构形成的带隙更宽、带隙频段更低,对原胞结构的几何尺寸和拓扑构型进行优化设计提高了周期格栅结构中弹性波的衰减性能。2.研究了周期格栅加筋板结构和周期格栅夹层板结构的带隙特性。证实了单蒙皮与加筋、双蒙皮与夹芯层之间耦合作用的强弱影响带隙的产生和带隙的宽度,具体来说:(1)当蒙皮厚度与加筋高度之比较小时,耦合作用较弱,格栅加筋决定了整个结构的带隙特性;随着蒙皮厚度与加筋高度之比逐渐增大,产生逐渐增宽的带隙,带隙宽度达到最大值之后又逐渐变窄;当蒙皮厚度与加筋厚度相当时,耦合作用更强,结构带隙特性基本呈现均质板的特征。(2)相对于周期格栅加筋板结构,周期格栅夹层结构中双层蒙皮与夹芯层的耦合作用更强,布拉格散射机理对结构中弹性波传播特性的调控作用更弱。3.开展了基于压电分流电路的周期格栅结构减振设计探索研究。系统分析了谐振式、增强谐振式、反馈式压电分流电路对周期梁和格栅结构带隙特性调控机理及其影响规律:(1)采用谐振式压电分流电路可实现与局域共振带隙同样的低频带隙,其带隙生成没有引入机械振子,同时具有附加质量小、带隙可调的优点;采用增强谐振式压电分流电路可进一步加宽局域共振带隙,增大带隙附近的振动衰减。(2)采用反馈式压电分流电路,带隙内和带隙外的弹性波传播的衰减均显著增强。(3)初步探索了谐振式压电分流电路对周期格栅结构中弹性波传播特性的调控。这些研究工作为周期格栅及其夹层结构低频振动主动控制提供技术支持。总之,本文主要针对周期格栅及其夹层结构在减振降噪应用方面需要解决的关键理论与技术问题展开深入研究:建立了并完善了适用于周期格栅及其夹层结构的弹性波传播特性计算方法;深入揭示了周期格栅结构、周期格栅加筋板结构、周期格栅夹层板结构以及含压电分流电路的周期梁结构和格栅结构弹性波传播特性与调控规律。这些研究成果进一步深化和拓展了周期结构弹性波传播理论,为满足工程应用的周期格栅及其夹层结构的减振降噪设计提供了若干理论基础和技术支持。