15678.聲子晶體帶隙特性分析方法及新結構研究

1、密級桂林電子科技大學碩士學位論文題目聲子晶體帶隙特性分析方法及新結構研究（英文）（英文）Phononiccrystalbgapacteristicsanalysismethodnewstructuresinvestigation研究生學號:122011535研究生姓名:劉帽指導教師姓名、職務指導教師姓名、職務:向家偉教授申請學位門類:工學學科、專學科、專業(yè)名稱:機械工程提交論文日期:2015年4月論文答辯日期:2015年6月摘要I摘要聲

2、子晶體是一種新型材料周期性結構，由于彈性波禁帶的存在，顯示出獨特的性質與廣闊的應用前景。自概念提出以來受到了廣泛關注，其涉及的研究領域包括凝聚態(tài)物理、聲學、力學及其它科學領域。目前，研究重心體現(xiàn)在帶隙分析方法與新型局域共振型結構的探索方面。在聲子晶體中，基于彈性波傳播的物理機理極其復雜，只能通過數值方法獲得準確解。因此，聲子晶體結構分析最重要的環(huán)節(jié)就是理論模擬。因為理論模擬往往涉及到大規(guī)模的數值計算，所以研究精確快速而有效的數值方法成為

3、了聲子晶體理論研究的重要內容之一。已有的聲子晶體計算方法還存在諸多問題，如最先提出、應用范圍很廣的平面波展開法存在計算精度差、收斂性慢等問題。這勢必影響了其應用研究。傳統(tǒng)聲子晶體的帶隙通常表現(xiàn)為高頻窄帶隙特性，這與工程應用所需要的低頻寬帶隙特點相違背，那么尋求低頻寬帶隙的聲子晶體結構凸顯其重要性。針對聲子晶體傳統(tǒng)帶隙計算方法存在精度差、效率低等問題，本文提出了聲子晶體結構分析的小波有限元法，擬大副提高其計算效率。利用小波有限元法研究了聲

4、子晶體梁板類結構的帶隙特性，并與傳統(tǒng)有限元法進行了對比，討論了小波有限元法的有效性與優(yōu)越性；此外還研究了不同材料和幾何參數結構的帶隙特性。針對傳統(tǒng)結構所具有的高頻窄帶特性不利于應用的問題，本文提出了兩種新型局域共振型聲子晶體結構，即周期涂層結構與連接板結構，擬獲得較低頻率的寬帶隙特性。與傳統(tǒng)的二維聲子晶體結構相比，結果發(fā)現(xiàn)新型結構較傳統(tǒng)結構出現(xiàn)了較低頻率范圍內的寬帶隙，這將為聲子晶體的應用提供了理論支撐。同時，本文還研究了其第一帶隙起始

5、與截止頻率處的位移模態(tài)和結構的傳輸特性，并分析了其產生低頻寬帶隙的機理，最后進行了實驗驗證研究?？傊疚慕Y合理論模擬、計算仿真和實驗驗證，對聲子晶體帶隙特性進行了深入的研究。為聲子晶體帶隙計算提供了精確、收斂性好的計算方法。研究了不同結構形式和材料參數下帶隙的變化規(guī)律，為聲子晶體的設計提供理論依據，開展了二維連接板結構的帶隙實驗研究，計算結果與實驗結果吻合。這些研究將推動聲子晶體在振動控制和噪聲隔離方面的應用，具有一定的理論意義和工程