聲子晶體在減振降噪中的應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、現(xiàn)代社會(huì)對(duì)噪聲防治和處理的各種要求,促進(jìn)了當(dāng)代噪聲控制工程技術(shù)的迅猛發(fā)展。工程中對(duì)噪聲進(jìn)行處理最常用而有效的技術(shù)措施就是安裝適當(dāng)?shù)母袈暡牧?。因?對(duì)隔聲材料進(jìn)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(shí)會(huì)強(qiáng)烈的衰減,其衰減程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于質(zhì)量密度定理的預(yù)測(cè)值。因此聲子晶體在噪聲與振動(dòng)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(shí)際應(yīng)用為切入點(diǎn),針對(duì)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證完成聲子晶體在隔聲功能上的應(yīng)用嘗試。
　　本文首先對(duì)聲子晶體禁帶產(chǎn)生的理論進(jìn)行計(jì)算分析。由于聲子晶體根據(jù)禁帶產(chǎn)生機(jī)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(duì)其進(jìn)行研究。針對(duì)傳統(tǒng)的一維二組元布拉格散射型聲子晶體計(jì)算其能帶結(jié)構(gòu),觀察其帶隙分布狀況。針對(duì)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(shí),對(duì)三維三組元局域共振型聲子晶體的帶隙產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行研究并計(jì)算其單個(gè)晶胞的動(dòng)態(tài)有效質(zhì)量密度。
　　聲子晶體復(fù)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(duì)其帶隙的影響因素進(jìn)行全面的研究分析,通過對(duì)各個(gè)參數(shù)對(duì)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(yīng)用的可行性,為下一步的仿真計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中聲子晶體各參數(shù)的選擇提供理論依據(jù)。
　　為了驗(yàn)證聲子晶體實(shí)際應(yīng)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(xué)分析的邊界元模型,利用 Virtual. Lab Acoustic中的聲學(xué)邊界元模塊對(duì)聲子晶體隔聲性能進(jìn)行仿真分析,針對(duì)隔聲仿真分析結(jié)果進(jìn)行分析并確定隔聲實(shí)驗(yàn)所需參數(shù)。
　　最后,針對(duì)局域共振聲子晶體制備樣品,搭建隔聲測(cè)試平臺(tái),進(jìn)行聲子晶體的聲學(xué)插入損失實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證其隔聲能力。分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,總結(jié)聲子晶體的隔聲性能的規(guī)律。同時(shí)分析聲子晶體隔聲效果實(shí)驗(yàn)值