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措施就是安裝適當?shù)母袈暡牧稀Ｒ虼?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生的理論進行計算分析。由于聲子晶體根據(jù)禁帶產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構,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構,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生機理進行研究并計算其單個晶胞的動態(tài)有效質量密度。
　　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。分析實驗結果,總結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