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Tunable low frequency band gaps and sound transmission loss of a lever-type metamaterial plate 被引量:3
1
作者 Wenzheng QUE Xiaodong YANG Wei ZHANG 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI CSCD 2022年第8期1145-1158,共14页
A novel metamaterial plate with subwavelength lever-type resonators is proposed to obtain low frequency broadband band gaps and good sound insulation performance.The band structure is theoretically derived,and the val... A novel metamaterial plate with subwavelength lever-type resonators is proposed to obtain low frequency broadband band gaps and good sound insulation performance.The band structure is theoretically derived,and the validity of the theoretical method is verified by the finite element method.The formation mechanisms of the band gaps are illustrated by the analysis of the effective dynamic mass density and group velocity.The effect of the lever ratio on the band gaps is analyzed.The results indicate that as the lever ratio increases,the first band gap shifts to lower frequencies,while the bandwidth is widened.Moreover,the sound insulation performance of the proposed metamaterial plate is evaluated via examining the sound transmission loss(STL).Compared with the metamaterial plates without lever accessories,the proposed metamaterial plates with a suitable lever ratio have better sound insulation performance at low frequencies. 展开更多
关键词 tunable band gap metamaterial plate lever-type resonator low frequency broadband sound transmission loss(STL)
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基于声子晶体的高速列车地板支撑层隔声研究 被引量:1
2
作者 李海萍 曹兴潇 +3 位作者 石广田 张晓芸 宋杲 张小安 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2024年第1期220-225,233,共7页
随着高速列车运营速度不断提高,轨道交通产生的振动噪声会严重影响列车的车内声环境,进而降低乘坐舒适性,因此针对列车噪声源部位的车体隔声设计至关重要。目前的隔声措施能够有效控制车内中高频噪声,而对于低频噪声的抑制效果还有待进... 随着高速列车运营速度不断提高,轨道交通产生的振动噪声会严重影响列车的车内声环境,进而降低乘坐舒适性,因此针对列车噪声源部位的车体隔声设计至关重要。目前的隔声措施能够有效控制车内中高频噪声,而对于低频噪声的抑制效果还有待进一步提升。声子晶体是一种具有弹性波带隙的周期性结构材料,该结构不需要大尺寸即可在局域共振作用下形成低频带隙,进而抑制弹性波的传播从而起到低频降噪作用。基于声子晶体周期性理论,以车辆转向架部位地板的木骨支撑层为对象,研究声子晶体在木骨支撑层隔声中的应用,系统分析声子晶体结构的带隙特性和隔声特性以及基于声子晶体结构的支撑层隔声性能。研究结果表明:通过改变结构形式及其参数可实现对于声子晶体结构的带隙形成频带及其隔声特性的人为设计和控制;以高速列车地板中的木骨结构为对象,结合声子晶体理论将其设计为木骨和声子晶体组合结构形式,不仅能够保持声子晶体在0~220 Hz低频段和620~710 Hz频段优越的隔声性能,同时可极大提升220~620 Hz频段的隔声性能;既维持该层结构的支撑作用,又能很好提升隔声性能,在高速列车地板设计中具有很强的有效性和适用性。 展开更多
关键词 声学 轨道交通车辆 低频噪声控制 声子晶体 带隙特性 隔声特性
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低频弹性波超材料的若干进展 被引量:11
3
作者 王凯 周加喜 +2 位作者 蔡昌琦 徐道临 文桂林 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期2678-2694,I0001,共18页
超材料是一类新兴的具有超常物理性质的人造周期/拟周期材料,能够改变电磁波、声波以及弹性波等在介质中的传播特性.因在航天、国防以及民用科学等方面的巨大应用潜力,超材料自被提出后便受到极大的关注并引发研究热潮.弹性波超材料是... 超材料是一类新兴的具有超常物理性质的人造周期/拟周期材料,能够改变电磁波、声波以及弹性波等在介质中的传播特性.因在航天、国防以及民用科学等方面的巨大应用潜力,超材料自被提出后便受到极大的关注并引发研究热潮.弹性波超材料是超材料的一种,能够基于弹性波与超材料结构的相互耦合作用实现对弹性波的操控.带隙是评估弹性波超材料实现弹性波操控的重要工具,其性质与超材料的材料参数、晶格常数以及局域振子的固有频率相关.受制于超材料的承载能力、外观尺寸以及局域振子结构等因素,利用传统超材料开启低频(约100 Hz)弹性波带隙依然存在较大困难.文章首先简要介绍超材料开启弹性波带隙的基本原理,然后从低频弹性波超材料基本结构与低频带隙实现方法、低频带隙优化与调控策略、低频带隙潜在应用等三个方面详细总结低频弹性波超材料的研究工作.其中,低频带隙超材料的基本结构主要包括布拉格散射型超材料、传统局域共振型超材料以及准零刚度局域共振超材料.文章通过总结低频弹性波超材料的研究进展,分析了目前研究中的不足并对未来低频弹性波的研究方向进行了展望. 展开更多
关键词 超材料 低频带隙 准零刚度 带隙调控 振动抑制
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螺旋局域共振单元声子晶体板结构的低频振动带隙特性研究 被引量:28
4
作者 吴九汇 张思文 沈礼 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期62-69,共8页
低频振动和噪声的控制问题是当今环境面临的重要挑战。基于声子晶体的局域共振机理,设计一种新型的螺旋局域共振单元声子晶体板结构,并结合数值计算和试验测试对结构的低频振动带隙特性进行分析和验证。分析发现,共振带隙的产生是由螺... 低频振动和噪声的控制问题是当今环境面临的重要挑战。基于声子晶体的局域共振机理,设计一种新型的螺旋局域共振单元声子晶体板结构,并结合数值计算和试验测试对结构的低频振动带隙特性进行分析和验证。分析发现,共振带隙的产生是由螺旋共振单元的局域共振模态与板中传播的弹性波相互耦合作用造成的,而且带隙宽度与耦合强度直接相关。通过改变结构的材料和尺寸参数可以将共振带隙调节到满足实际应用要求的低频范围。数值计算结果与试验测试结果基本一致,同时证实所设计的结构在250 Hz以下的低频范围具有较宽的振动带隙,最低带隙频率低至42 Hz。这种结构设计及其研究结果为声子晶体研究提供了获得低频振动带隙的理论依据和有效方法,在低频减振降噪方面具有潜在的应用前景。 展开更多
关键词 低频带隙 局域共振 振动控制 声子晶体
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双开口Helmholtz局域共振周期结构低频带隙特性研究 被引量:13
5
作者 姜久龙 姚宏 +2 位作者 杜军 赵静波 邓涛 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期132-138,共7页
设计了一种双开口Helmholtz周期结构,该周期结构单元采用双开口内外腔设计,基于多腔耦合局域共振机理,可大大增加局域共振区域,增加能得到较低的低频带隙特性.通过设计调节内腔弧长,可以使带隙移动,达到特定低频频段的隔声效果.在分析... 设计了一种双开口Helmholtz周期结构,该周期结构单元采用双开口内外腔设计,基于多腔耦合局域共振机理,可大大增加局域共振区域,增加能得到较低的低频带隙特性.通过设计调节内腔弧长,可以使带隙移动,达到特定低频频段的隔声效果.在分析低频带隙形成机理和影响因素时,采用声电类比原理建立带隙起始频率和截止频率的计算数学模型并与有限元方法进行对比分析.研究表明:该结构具有良好的低频带隙特性,其最低带隙段为86.9—138.2 Hz.外径一定的条件下,低频带隙受内腔弧长、内外腔间隔以及周期单元结构间隔影响,内腔弧长越长,低频带隙越低;内外腔间距离越大,从而内腔体积变小,带隙向高频移动,其低频效果变差;减小结构间距对低频带隙起始频率无影响,但可以大大增加低频带隙截止频率,从而增加带隙宽度.该研究结论可以为低频降噪领域提供一定的实践和理论支持. 展开更多
关键词 Helmholtz共振 周期结构 低频带隙 声电类比
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基于有限元法的周期拱形结构振动特性 被引量:5
6
作者 张玉光 温激鸿 +2 位作者 肖勇 王刚 温熙森 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第21期64-68,共5页
设计一种新型低频隔振系统,该系统利用拱形的结构特点,将拱形结构重组设计后沿竖直方向周期化排列,形成周期拱形结构。运用有限元法结合Bloch定理对周期拱形结构的振动传播特性进行理论推导,并讨论尺寸和材料参数对振动带隙的影响规律... 设计一种新型低频隔振系统,该系统利用拱形的结构特点,将拱形结构重组设计后沿竖直方向周期化排列,形成周期拱形结构。运用有限元法结合Bloch定理对周期拱形结构的振动传播特性进行理论推导,并讨论尺寸和材料参数对振动带隙的影响规律。讨论发现,拱形高度对隔振频率范围没有影响,这能够很好解决工程实际中在某一方向有空间尺寸限制的问题,实现此方向小尺寸隔振的目的;隔振频率的降低可以通过增加结构长度、减小材料厚度、降低材料弹性模量和密度来实现。通过有限元分析软件和试验测试证实了周期拱形结构带隙算法的有效性。分析和测试结果证明,周期拱形结构具有小尺寸抑制该方向低频振动的能力,这对工程实际中的低频隔振技术具有参考价值。 展开更多
关键词 振动带隙 有限元法 拱形结构 低频隔振
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一维声子晶体在防止低频噪声中的应用 被引量:8
7
作者 徐超 胡丽芬 +1 位作者 董兴成 刘应开 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期859-862,共4页
应用集中质量法研究了集中质量数n、晶格常数a、组分比t、弹性模量E及密度ρ等因素对一维声子晶体带隙的影响。结果表明,带隙起始频率及带宽随a增加而减小,随t增加而快速增大(当t>1);带隙起始频率随两种材料E差值与ρ差值增加而减小... 应用集中质量法研究了集中质量数n、晶格常数a、组分比t、弹性模量E及密度ρ等因素对一维声子晶体带隙的影响。结果表明,带隙起始频率及带宽随a增加而减小,随t增加而快速增大(当t>1);带隙起始频率随两种材料E差值与ρ差值增加而减小,而带隙截止频率却不变;带隙精度则随n增加而增大。据此设计出一种能屏蔽约59~557Hz范围内低频噪声的复合结构声子晶体。 展开更多
关键词 一维声子晶体 低频噪声 弹性波振动带隙 集中质量法
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珍珠层复合堆叠材料中弹性波传播特性研究 被引量:3
8
作者 黄佳 尹进 +2 位作者 张盛 陈飙松 张洪武 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第24期88-94,128,共8页
通过建立珍珠层复合堆叠材料的拉伸剪切链模型和二维有限元模型,利用多重多级子结构方法研究声子晶体材料带隙特性。结果表明,珍珠层材料是一种具有较低及较宽一阶带隙且多个高频平直带的Bragg型声子晶体,这意味着此材料会导致非常宽的... 通过建立珍珠层复合堆叠材料的拉伸剪切链模型和二维有限元模型,利用多重多级子结构方法研究声子晶体材料带隙特性。结果表明,珍珠层材料是一种具有较低及较宽一阶带隙且多个高频平直带的Bragg型声子晶体,这意味着此材料会导致非常宽的频率衰减区出现,并且其结构与带隙产生机理均不同于局域共振型声子晶体,所以不会出现类Fano干涉现象,更利于实现低频减振的目的。传输特性计算验证了多重多级子结构带隙计算结果的正确性和有效性。进一步研究表明带隙特性主要取决于硬材料("Brick")的密度以及软材料("Mortar")的弹性模量,珍珠层材料的一阶带隙受到这两个材料参数的耦合作用,适当匹配两种材料参数值可以获得更大的相对带隙,也可以进行带隙调控,为设计新型减振隔振材料提供指导。 展开更多
关键词 珍珠层 声子晶体 多重多级子结构 低频减振 带隙
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双局域共振Helmholtz声子晶体带隙研究 被引量:4
9
作者 陈鑫 姚宏 +2 位作者 赵静波 张帅 贺子厚 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2019年第1期13-17,共5页
设计了一种双局域共振原理的Helmholtz型声子晶体结构,该结构采用U字型嵌套设计,分为内外两个腔,摆脱了内腔空气对带隙上限的影响,使得低频带隙上限得以大大提高。在分析低频带隙形成机理和影响因素时,将弹性杆-弹簧模型引入理论计算,... 设计了一种双局域共振原理的Helmholtz型声子晶体结构,该结构采用U字型嵌套设计,分为内外两个腔,摆脱了内腔空气对带隙上限的影响,使得低频带隙上限得以大大提高。在分析低频带隙形成机理和影响因素时,将弹性杆-弹簧模型引入理论计算,使得简化模型计算精度得以提高。研究表明:该结构具有良好的低频带隙特性,其最低带隙范围为86. 9~445. 9 Hz。结构低频带隙主要受晶格常数、壁厚、细管宽度和长度的影响。在保持其它参数不变的情况下,带隙上限随晶格常数、壁厚和细管长度的增加而降低,随细管宽度的增加而增加;带隙下限随晶格常数、细管长度的增加而降低,随细管宽度、壁厚的增大而增大。该研究为低频噪声控制提供了一定的理论支持,拓宽了声子晶体的设计思路。 展开更多
关键词 声子晶体 低频带隙 噪声控制
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基于声子晶体的层叠式方柱型减振结构设计 被引量:2
10
作者 黄佳 尹进 +1 位作者 张昭 张洪武 《计算机辅助工程》 2015年第2期53-58,75,共7页
基于声子晶体特性提出一种层叠式方柱型声子晶体单胞结构,通过冲击响应谱分析和随机振动分析考察其周期性结构减振特性,并与相应非周期结构对比.计算结果表明该声子晶体周期性结构对于冲击载荷和随机振动载荷均有较好的减振特性.在三组... 基于声子晶体特性提出一种层叠式方柱型声子晶体单胞结构,通过冲击响应谱分析和随机振动分析考察其周期性结构减振特性,并与相应非周期结构对比.计算结果表明该声子晶体周期性结构对于冲击载荷和随机振动载荷均有较好的减振特性.在三组分材料参数中影响单胞带隙特性的主要因素是外层材料密度和中间层材料弹性模量.声子晶体结构的减振效果随周期数的增加而愈加明显.组分材料力学性能参数和周期型结构周期数是声子晶体结构减振设计的主要因素. 展开更多
关键词 声子晶体 单胞结构 减振设计 隔振材料 低频带隙
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轮辐板式局域共振声子晶体隔振器的振动特性研究 被引量:1
11
作者 赵浩江 宋扬 刘荣强 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第15期43-50,共8页
基于局域共振带隙机理,设计一种新型的轮辐式三组元凸起声子晶体板隔振器,并结合理论带隙计算、有限元仿真和试验测试对隔振器的低频隔振特性进行分析和验证。研究发现,以轮辐形板为三组元凸起声子晶体板的基板比圆形板容易获得更大的... 基于局域共振带隙机理,设计一种新型的轮辐式三组元凸起声子晶体板隔振器,并结合理论带隙计算、有限元仿真和试验测试对隔振器的低频隔振特性进行分析和验证。研究发现,以轮辐形板为三组元凸起声子晶体板的基板比圆形板容易获得更大的带隙频率范围内衰减幅度。基板上开孔可以提高带隙的终止频率,从而增大带隙宽度。选用三种双侧凸起的原胞为轮辐板的基本单元,设计了三种单轮辐板隔振器,以及不同轮辐板排列组合的六种双轮辐板和六种三轮辐板隔振器。实测数据表明,单轮辐板、双轮辐板以及三轮辐板隔振器在其带隙频率范围内平均衰减幅度分别可以达到24 dB、34 dB以及38 dB。这种结构设计及研究结果在低频减振领域有潜在的应用前景。 展开更多
关键词 声子晶体 局域共振 隔振器 低频带隙
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田字形地震超材料甚低频宽带隙机理 被引量:1
12
作者 李丽霞 李鹏国 +1 位作者 贾琪 李玲 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2022年第3期419-427,共9页
在地球中传播的地震波主要有体波和表面波,而表面波中Rayleigh波对建筑物造成的破坏最为强烈。针对Rayleigh波的振动控制,提出一种田字形超材料结构。相比于传统的地震超材料,这种超材料屏障是由外部口字形框体内部嵌套十字形柱体组成,... 在地球中传播的地震波主要有体波和表面波,而表面波中Rayleigh波对建筑物造成的破坏最为强烈。针对Rayleigh波的振动控制,提出一种田字形超材料结构。相比于传统的地震超材料,这种超材料屏障是由外部口字形框体内部嵌套十字形柱体组成,形成4个可填充区域,其外部框体采用部分埋入的方式,具有高强度、强稳定性、填充方式灵活的特点。应用有限元法计算了田字形超材料的能带结构和传输特性,并通过分析带隙边界处模态振型可知,带隙的打开是由于柱体的局域共振。结合带隙机理可知,柱体结构中土壤填充量不同可改变柱体的质量,形成不同的谐振频率,产生甚低频带隙。为进一步拓宽带隙,设计研究了正、负梯度的质量填充方式,均可得到3.3~13.1 Hz甚低频宽带隙,在谐振频率范围内两者的隔震方式分别为Rayleigh波彩虹捕获和Rayleigh波到体波的转化。最后,采用EI-Centro地震波对填充屏障进行了时程验证,加速度最大幅值衰减超过80%,为地震超材料在减震隔震方面应用提供了新的设计思路和方法。 展开更多
关键词 地震超材料 振动控制 带隙 局域共振 减震隔震 声子晶体 甚低频
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“工”字型径向弹性超材料零频起始带隙特性研究
13
作者 李丽霞 贾琪 +2 位作者 解妙霞 李玲 张锡成 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期217-222,共6页
为了得到零频起始带隙,提出"工"字型径向弹性超材料,并研究了其不同约束状态下弹性波的传播特性。通过对色散关系,频响函数和本征模位移场计算研究,发现在双面约束状态下可产生0~16 849 Hz的零频起始宽频带隙,主要由约束作用... 为了得到零频起始带隙,提出"工"字型径向弹性超材料,并研究了其不同约束状态下弹性波的传播特性。通过对色散关系,频响函数和本征模位移场计算研究,发现在双面约束状态下可产生0~16 849 Hz的零频起始宽频带隙,主要由约束作用引起的模态转变产生。进一步,通过研究有限周期结构的方向振动位移场,发现零频起始带隙产生的机制为局域共振机制。最后,分析了结构参数对零频带隙位置及带宽的影响。研究结论可以应用于超低频减振等工程领域。 展开更多
关键词 弹性超材料 局域共振 低频带隙 轴对称模型
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准一维声子晶体中兰姆波低频禁带特性研究
14
作者 丁红星 戴丽莉 +2 位作者 沈中华 陆建 倪晓武 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期869-874,共6页
为了优化一维声子晶体薄板中的兰姆波禁带结构,在薄板侧面基体组元中嵌入空气圆孔,构建了准一维声子晶体系统。运用超原胞平面波展开法和有限元法计算了空气圆孔半径对禁带结构的影响,分析了空气圆孔对特征模式位移场的扰动效应,研究了... 为了优化一维声子晶体薄板中的兰姆波禁带结构,在薄板侧面基体组元中嵌入空气圆孔,构建了准一维声子晶体系统。运用超原胞平面波展开法和有限元法计算了空气圆孔半径对禁带结构的影响,分析了空气圆孔对特征模式位移场的扰动效应,研究了空气柱散射体对该声子晶体兰姆波带隙结构的优化作用。结果表明:随着空气圆孔半径的增加,同模式兰姆波间的耦合作用显著增强,完全禁带数量和宽度因此明显增加,其在0~4 MHz低频范围内的占有比例可以提高至70%左右。 展开更多
关键词 兰姆波 声子晶体 低频 禁带 超原胞平面波展开法 有限元法
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一维三元非金属声子晶体低频禁带特性研究
15
作者 邱学云 唐启祥 胡家光 《文山学院学报》 2015年第3期70-73,共4页
文章采用集中质量法对一维三元(塑料/丁腈橡胶/coca31-20-50)层状声子晶体的带隙进行计算,发现其具有低频禁带特性。研究表明:当晶格常数取0.06 m时,该声子晶体的第1禁带频率范围为98.9538~251.8178 Hz,第2禁带频率范围为289.930... 文章采用集中质量法对一维三元(塑料/丁腈橡胶/coca31-20-50)层状声子晶体的带隙进行计算,发现其具有低频禁带特性。研究表明:当晶格常数取0.06 m时,该声子晶体的第1禁带频率范围为98.9538~251.8178 Hz,第2禁带频率范围为289.9309~503.2473 Hz,两个禁带的起止频率大部分处在人耳能感知的低频范围20~500 Hz中;当同时增大密度和弹性模量都较大的塑料、丁腈橡胶的组份比,减小密度和弹性模量都较小的coca31-20-50的组份比时,禁带频率向高频率区移动,禁带宽度增大;另外,改变结构的晶格常数也可以获得不同的禁带频率。 展开更多
关键词 一维声子晶体 非金属材料 能带结构 低频禁带 集中质量法
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声子晶体板中低频完全禁带形成机理研究 被引量:9
16
作者 李锁斌 陈天宁 +1 位作者 奚延辉 王小鹏 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期51-57,共7页
针对固体基局域共振型声子晶体中难以出现100Hz以下的完全弹性波禁带问题,提出了一种新型声子晶体板,其结构由锥形复合散射体周期性阵列于一个二维二组元声子晶体板两边构成。采用有限元方法对其禁带特性和禁带形成机理进行理论研究,获... 针对固体基局域共振型声子晶体中难以出现100Hz以下的完全弹性波禁带问题,提出了一种新型声子晶体板,其结构由锥形复合散射体周期性阵列于一个二维二组元声子晶体板两边构成。采用有限元方法对其禁带特性和禁带形成机理进行理论研究,获得了声子晶体板中低频完全禁带的形成机理以及禁带调节规律。研究发现,不同形式的板波模态与对应的局域共振模态依据模态叠加原理相互耦合生成面内、面外两种禁带,二者叠加形成完全禁带;散射体振子的等效弹簧质量系统耦合是难以产生低频完全禁带的主要原因。研究结果表明:新型声子晶体板中散射体振子的等效弹簧质量系统可被引入的橡胶填充体解耦,致使面内、面外禁带分离;引入的锥形复合散射体可使相互分离的面内、面外禁带被同时单独调节至低频发生重叠,最终生成了一条频率范围为59~103Hz的低频完全禁带。研究结果和结论可将声子晶体应用于工程结构低频减振中。 展开更多
关键词 声子晶体板 低频完全禁带 低频禁带机理 低频减振
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一种多频局域共振型声子晶体板的低频带隙与减振特性 被引量:29
17
作者 吴健 白晓春 +3 位作者 肖勇 耿明昕 郁殿龙 温激鸿 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期205-215,共11页
设计了一种多频局域共振型声子晶体板结构,该结构由一薄板上附加周期性排列的多个双悬臂梁式子结构而构成.由于多个双悬臂梁式子结构的低频振动与薄板振动的相互耦合作用,这种局域共振型板结构可产生多个低频弯曲波带隙(禁带);带隙频率... 设计了一种多频局域共振型声子晶体板结构,该结构由一薄板上附加周期性排列的多个双悬臂梁式子结构而构成.由于多个双悬臂梁式子结构的低频振动与薄板振动的相互耦合作用,这种局域共振型板结构可产生多个低频弯曲波带隙(禁带);带隙频率范围内的板弯曲波会被禁止传播,利用带隙可以实现对薄板的多个目标频率处低频减振.本文针对这种局域共振型板结构进行了简化,并基于平面波展开法建立了其弯曲波带隙计算理论模型;基于该模型,结合具体算例进行了带隙特性理论分析.设计、制备了一种存在两个低频弯曲波带隙的局域共振型板结构样件,通过激光扫描测振仪测试证实该结构存在两个低频带隙,在带隙频率范围的板弯曲振动被显著衰减. 展开更多
关键词 局域共振 声子晶体板 弯曲波带隙 低频减振
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新型局域共振声子晶体结构的低频带隙特性研究 被引量:4
18
作者 祁鹏山 杜军 +2 位作者 姜久龙 董亚科 张佳龙 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期1094-1099,共6页
本文提出了一种新型四角连接局域共振声子晶体结构,并结合有限元方法对该结构的能带及其产生机理进行了分析。与全连接结构相比,该结构在200 Hz以下的低频范围内打开了超过41.7%的带隙,而且降低了结构质量。将该结构等效为"弹簧+... 本文提出了一种新型四角连接局域共振声子晶体结构,并结合有限元方法对该结构的能带及其产生机理进行了分析。与全连接结构相比,该结构在200 Hz以下的低频范围内打开了超过41.7%的带隙,而且降低了结构质量。将该结构等效为"弹簧+质量块"模型,并推导出带隙估算公式。结果表明,采用comsol计算得到的带隙与估算得到的带隙具有较好的一致性。同时研究了结构参数对带隙的影响,通过选择适当的结构参数,可以实现对带隙频率的调控。研究结果为声子晶体结构的工程实际应用提供了有益的支撑。 展开更多
关键词 局域共振 声子晶体 低频带隙 有限元法
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超结构夹芯板及其低宽频振动带隙机理 被引量:3
19
作者 李锁斌 魏儒义 +3 位作者 周安安 李丽霞 何彦斌 李欣 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期77-85,共9页
针对厚板类结构的低频减振问题,将超材料/结构概念引入夹芯板中,提出了一种夹芯型超板——超结构夹芯板,其结构主要由夹芯型周期基板和内嵌于其中的夹芯型周期振子组成,具有轻质、高刚度、厚尺度和低宽频振动带隙特性。对其减振机理进... 针对厚板类结构的低频减振问题,将超材料/结构概念引入夹芯板中,提出了一种夹芯型超板——超结构夹芯板,其结构主要由夹芯型周期基板和内嵌于其中的夹芯型周期振子组成,具有轻质、高刚度、厚尺度和低宽频振动带隙特性。对其减振机理进行理论研究发现:夹芯型周期基板的振动模式与夹芯振子的振动模式依据模态叠加原理分别主导系统响应,当二者的主模态相互耦合时,振子通过抑制夹芯型周期基板的主模态,使夹芯型超板中不产生波传播模式,形成振动带隙;夹芯振子的刚度模式是影响带隙特性的主要因素,当其为混合刚度模式时,可实现带隙位置和带隙宽度一起调节,形成低宽频振动带隙。仿真结果表明:所设计的夹芯振子具有串并联刚度特性,致使振子中出现了两种刚度模式,分别对带隙位置和带隙宽度同时进行调节,最终于低频处将完全带隙扩宽了7倍。实验结果表明,所提出的夹芯型超板集夹芯板与超材料/结构二者优点于一体,实现了力学承载和低频带隙减振的统一,具有较好的低宽频减振特性,为厚板类结构的低频减振提供了新思路与方法。 展开更多
关键词 夹芯板 超结构 振动带隙 低频减振 超材料
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嵌套型开缝圆管声子晶体的带隙影响因素研究 被引量:2
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作者 包凯 陈天宁 +2 位作者 王小鹏 王放 张振华 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期124-130,158,共8页
针对开缝管声子晶体结构的带隙起始频率较高和带隙不易调节的问题,基于亥姆霍兹共鸣效应,提出了一种嵌套型开缝圆管声子晶体结构,为了研究该结构的带隙影响因素,根据Bloch定理和Helmholtz方程,利用有限元法对该结构的禁带和透射系数进... 针对开缝管声子晶体结构的带隙起始频率较高和带隙不易调节的问题,基于亥姆霍兹共鸣效应,提出了一种嵌套型开缝圆管声子晶体结构,为了研究该结构的带隙影响因素,根据Bloch定理和Helmholtz方程,利用有限元法对该结构的禁带和透射系数进行了数值计算并搭建实验台进行了实验验证,获得了在晶格常数不变情况下该结构的带隙影响因素和禁带调节方法。研究结果表明,嵌套型开缝圆管结构具有低频禁带特点,能够在500Hz左右得到宽禁带。在晶格常数恒定的条件下,内管缝向和位置参数对结构的低频禁带具有有效的调节作用,能够将低频禁带起始频率降低到250Hz,其原理为产生并增强亥姆霍兹共鸣效应,因此这种禁带调节方法在声子晶体制备后仍然能够实现多频段、宽频带的带隙调节。同时,玻璃棉能够有效地增强嵌套型开缝管声子晶体结构的吸声性能,并对拓宽禁带有积极的效果。该研究成果为开缝管声子晶体的禁带调节提供了理论依据和有效方法,在低频噪声控制方面具有潜在的应用前景。 展开更多
关键词 声子晶体 低频带隙 嵌套型开缝管 玻璃棉 噪声控制
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