二维颗粒结构中非线性波的传播和脉冲衰减

有序颗粒介质在冲击振动缓解、能量捕获和吸收等领域具有重要的研究价值。本文运用赫兹接触理论建立二维颗粒链数学模型,在冲击激励作用下,研究二维颗粒系统中脉冲波的传播特性、能量传递规律和传递力的降低机理。二维均匀颗粒系统嵌入了耦合颗粒以传递动能,初始脉冲激励在2列颗粒链间发生能量交换和脉冲等分现象,脉冲波在激励施加点附近发生强能量散射,激发出混合型的非线性波,即纵向传播的近零频率孤立波与横向高频剪切波。与一维均匀颗粒链相比,二维颗粒系统的末端传递力峰值得到了大幅度降低。通过改变颗粒间的质量比,在二维均匀颗粒链中引入轻珠链构成非均匀结构,沿纵向传播的孤立波在轻-重颗粒交界面发生反射,能量被局部约束在轻珠链中,使得一系列低幅值脉冲波按照不同的波速,延时释放到颗粒链末端,导致末端传递力峰值的进一步降低。

Duffing振子型结构声系统中声能量非互易传递的建模和实验研究

声能量非互易传递机理及声非互易系统构建是近年来声学领域的研究热点.本文开展了由非线性薄膜和两个不同尺寸声腔组成的实验系统中声能量非互易传递的实验研究.该系统利用简化为Duffing振子的薄膜频响函数的不对称性,实现了声能量的非互易传递.采用复化平均法获得系统频响函数的渐近解,理论计算结果与实验测量结果吻合.理论计算和实验结果表明:该系统理论上存在最大9.1倍的非互易量,实验测得的最大非互易量为4.3倍,归一化跳变区频率带宽为0.56.研究结果揭示了实验系统中声能量非互易传递机理,为实现空气介质声系统中声能量的非对称传递提供了一种新方法.