聲子晶體在減振降噪中的應用基礎研究.pdf

1、現(xiàn)代社會對噪聲防治和處理的各種要求,促進了當代噪聲控制工程技術(shù)的迅猛發(fā)展。工程中對噪聲進行處理最常用而有效的技術(shù)措施就是安裝適當?shù)母袈暡牧?。因?對隔聲材料進行開發(fā)研究具有十分重要的意義。
　　聲子晶體是一種新型隔聲材料,存在彈性波禁帶,落在禁帶范圍內(nèi)的彈性波在聲子晶體中傳播時會強烈的衰減,其衰減程度遠遠大于質(zhì)量密度定理的預測值。因此聲子晶體在噪聲與振動的控制方面有著巨大的潛力。本文以聲子晶體在中低頻隔聲的實際應用為切入點,針對布

2、拉格散(Bragg)射型聲子晶體和局域共振聲子晶體,系統(tǒng)地研究其禁帶的產(chǎn)生以及影響禁帶特性的各種因素,通過有限元仿真與實驗驗證完成聲子晶體在隔聲功能上的應用嘗試。
　　本文首先對聲子晶體禁帶產(chǎn)生的理論進行計算分析。由于聲子晶體根據(jù)禁帶產(chǎn)生機理的不同分為布拉格散射型和局域共振型兩種,這就需要分別對其進行研究。針對傳統(tǒng)的一維二組元布拉格散射型聲子晶體計算其能帶結(jié)構(gòu),觀察其帶隙分布狀況。針對中低頻噪聲本文提出了一種禁帶頻率較二組元聲子晶

3、體低的四組元聲子晶體結(jié)構(gòu),并研究其能帶分布情況;同時,對三維三組元局域共振型聲子晶體的帶隙產(chǎn)生機理進行研究并計算其單個晶胞的動態(tài)有效質(zhì)量密度。
　　聲子晶體復合材料的自身特性決定了其帶隙影響因素的多樣性,因此有必要對其帶隙的影響因素進行全面的研究分析,通過對各個參數(shù)對帶隙的影響情況的分析來判斷聲子晶體在中低頻范圍內(nèi)隔聲應用的可行性,為下一步的仿真計算和實驗驗證中聲子晶體各參數(shù)的選擇提供理論依據(jù)。
　　為了驗證聲子晶體實際應用

4、的可行性,根據(jù)理論分析的結(jié)果確定聲子晶體各組元的參數(shù),建立聲子晶體的有限元模型和聲學分析的邊界元模型,利用 Virtual. Lab Acoustic中的聲學邊界元模塊對聲子晶體隔聲性能進行仿真分析,針對隔聲仿真分析結(jié)果進行分析并確定隔聲實驗所需參數(shù)。
　　最后,針對局域共振聲子晶體制備樣品,搭建隔聲測試平臺,進行聲子晶體的聲學插入損失實驗以驗證其隔聲能力。分析實驗結(jié)果,總結(jié)聲子晶體的隔聲性能的規(guī)律。同時分析聲子晶體隔聲效果實驗值